Ultrasonication on tehokas keino hajottaa solurakenteita. Siksi sonikaattoreita käytetään laajalti laboratorioissa avoimien solujen murtamiseksi, solunsisäisten molekyylien, proteiinien ja organellien uuttamiseksi tutkimusta ja analysointia varten. Teollisessa mittakaavassa ultraäänihajoamista ja lyysiä käytetään molekyylien eristämiseen solutehtaista tai biomassan pilkkomisen edistämiseen.

Mikä on ultraäänihajoaminen?

Ultraäänihajoaminen, joka tunnetaan myös nimellä ultraäänihomogenisointi, on prosessi, joka käyttää korkean intensiteetin matalataajuisia ultraääniaaltoja soluseinien hajottamiseksi ja molekyylirakenteiden häiritsemiseksi nestemäisessä väliaineessa. Tätä tekniikkaa käytetään yleisesti erilaisissa tieteellisissä ja teollisissa sovelluksissa useisiin tarkoituksiin:

Solujen häiriöt: Ultraäänihajoamista käytetään laajalti solubiologiassa ja molekyylibiologiassa solukalvojen häiritsemiseksi, vapauttamalla solujen sisältöä, kuten proteiineja, nukleiinihappoja ja organelleja. Tämä on hyödyllistä solunsisäisten komponenttien uuttamiseksi analysointia varten tai solujen lysoimiseksi mikrobiologian ja bioteknologian prosesseissa.

• Homogenisointi: Se auttaa komponenttien tasaisessa sekoittamisessa näytteessä, varsinkin kun käsitellään sekoittumattomia nesteitä tai kun yritetään saavuttaa tasainen materiaaliseos.
• Proteiinin uuttaminen: Biologiassa, proteomiikassa, biotieteessä, proteiinien analysointi on hyvin yleinen tehtävä. Ennen kuin proteiineja voidaan analysoida määrityksissä, ne on uutettava solun sisäpuolelta ja eristettävä. Sonikaattorit ovat yleisimmin käytetty menetelmä proteiinien uuttamiseen.
• DNA: n pirstoutuminen: DNA ja RNA ovat erillisiä nukleiinihappotyyppejä, jotka tallentavat ja koodaavat geneettistä tietoa soluissa. Kun DNA: ta ja RNA: ta analysoidaan, pitkät säikeet on joskus pirstoutettava, prosessi, joka voidaan tehdä luotettavasti ja tehokkaasti sonikaatiolla.
• Näytteen valmistelu: Tutkimuksessa ja analyysissä näytteen valmistelu on yleinen menettely ennen erilaisia analyysitekniikoita. Ultraäänihajoaminen voi auttaa liuottamaan tai hajottamaan näytteitä, mikä voi parantaa analyysien tarkkuutta ja toistettavuutta.

Ultraäänihajoamisen edut

Miksi käyttää koetintyyppistä sonikaattoria hajoamiseen, solujen häiriöihin ja solunsisäisten molekyylien ja proteiinien uuttamiseen? Sonikaattori tai ultraääni dismembrator tarjoaa lukuisia etuja, jotka tekevät sonikaatiosta ylivoimaisen tekniikan verrattuna muihin hajoamismenetelmiin, kuten korkeapainehomogenisointiin, pallojyrsintään tai mikrofluidisaatioon.

• Ei-terminen: Ultraäänihajoaminen on ei-terminen menetelmä, mikä tarkoittaa, että se ei ole riippuvainen lämmöstä materiaalien hajottamiseksi. Tästä on hyötyä sovelluksissa, joissa korkeat lämpötilat voivat heikentää lämpöherkkiä näytteitä.
• Tarkka ja hallittu: Prosessia voidaan ohjata erittäin tarkasti, mikä mahdollistaa erityiset häiriöt, sekoittumisen tai hiukkaskoon pienentämisen.
• Nopea ja tehokas: Ultrasonication on yleensä nopea ja tehokas menetelmä, joten se soveltuu korkean suorituskyvyn sovelluksiin.
• Vähentynyt kemikaalien käyttö: Monissa tapauksissa ultraäänihajoaminen voi vähentää kovien kemikaalien tai orgaanisten liuottimien tarvetta, mikä voi olla ympäristöystävällistä ja vähentää kemiallisen saastumisen riskiä.
• Ei jyrsintäaineita, ei suuttimia: Vaihtoehtoisilla hajoamistekniikoilla, kuten kuula/helmijyrsinnällä tai korkeapainehomogenisaattoreilla, on haittoja. Kuula-/helmijyrsintä edellyttää jyrsintäaineiden (helmien tai helmien) käyttöä, jotka on erotettava ja puhdistettava vaivalloisesti. Korkeapainehomogenisaattoreissa on suuttimia, jotka ovat alttiita tukkeutumiselle. Sitä vastoin ultraäänihomogenisaattorit ovat helppokäyttöisiä, erittäin luotettavia ja kestäviä, vaativat hyvin vähän huoltoa.
• Monipuolisuus: Sitä voidaan soveltaa monenlaisiin materiaaleihin, kuten bakteereihin, kasvisoluihin, nisäkäskudokseen, leviin, sieniin jne., mikä tekee siitä monipuolisen tekniikan eri aloilla.
  Skaalautuvuus: Ultraäänitekniikkaa voidaan laajentaa teollisiin prosesseihin, joten se soveltuu sekä laboratorio- että suuriin tuotantosovelluksiin.

Ultraäänihajoamisen ja solujen häiriöiden toimintaperiaate

Ultrasonication tuottaa vuorottelevia korkeapaineisia ja matalapaineisia aaltoja altistuneessa nesteessä. Matalapainesyklin aikana ultraääniaallot luovat nesteeseen pieniä tyhjiökuplia, jotka romahtavat voimakkaasti korkeapainejakson aikana. Tätä ilmiötä kutsutaan kavitaatioksi. Kavitaatiokuplan luhistuminen aiheuttaa voimakkaita hydrodynaamisia leikkausvoimia, jotka aiheuttavat ensin sonopuraation ja sen jälkeen solurakenteiden tehokkaan hajoamisen. Solunsisäiset molekyylit ja organellit vapautuvat kokonaan liuottimeen.

Solurakenteiden ultraäänen hajoaminen

Leikkausvoimat voivat hajottaa kuitumaisen, selluloosamaisen materiaalin hienoiksi hiukkasiksi ja rikkoa solurakenteen seinämät. Tämä vapauttaa enemmän solunsisäistä materiaalia, kuten tärkkelystä tai sokeria nesteeseen. Tämän lisäksi soluseinämateriaali hajoaa pieniksi roskiksi.

Tätä vaikutusta voidaan käyttää fermentointiin, ruoansulatukseen ja muuhun orgaanisen aineen muuntamisprosessiin. Jyrsinnän ja hionnan jälkeen ultraäänityk- sellä saadaan enemmän solunsisäistä materiaalia, esim. Tärkkelystä, samoin kuin solujen seinämän roskia, jotka ovat käytettävissä entsyymeille, jotka muuntavat tärkkelyksen sokereiksi. Se lisää myös entsyymeille altistettua pinta-alaa nesteytyksen tai sakkaroitumisen aikana. Tämä tyypillisesti nostaa hiiva-fermentoinnin nopeutta ja saantoa ja muita muuntoprosesseja, esim. Biomassan etanolin tuoton lisäämiseksi.

Käytä ultraäänihajoamista – Luotettavasti ja tehokkaasti missä tahansa mittakaavassa

Hielscher-sonikaattoreita on saatavana erilaisilla teholuokituksilla ja käsittelykapasiteeteilla. Haluatko sonikoida pieniä biologisia näytteitä muutamasta mikrolitrasta muutamaan litraan tai sinun on käsiteltävä suuria solu- tai biomassavirtoja tuotantoa varten, Hielscher Ultrasonics tarjoaa sinulle sopivimman ultraäänidismembrattorin biologiseen sovellukseesi.

• laboratoriokorkeus 1mL - noin. 5L esim UP400St ja 22mm sonotrode
• penkki yläasteikko n. 0,1 - 20 l / min esim UIP1000hdT 34mm sonotrode ja virtauscell
• tuotanto asteikolla alkaen 20 l / min esim UIP4000hdT tai UIP16000hdT

Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä laboratoriokokoisten ultraäänilaitteiden likimääräisestä käsittelykapasiteetista:

Käytä alla olevaa lomaketta, jos haluat lisätietoja ultraäänilaitteiden käytöstä solujen hajoamisessa. Tulemme mielellämme auttamaan sinua.

Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä teollisten ultraäänilaitteiden likimääräisestä käsittelykapasiteetista:

Kirjallisuus / Referenssit