Désintégration des cellules par ultrasons

Les ultrasons sont un moyen efficace de désintégrer les structures cellulaires. C'est pourquoi les sonicateurs sont largement utilisés dans les laboratoires pour ouvrir les cellules et extraire les molécules intracellulaires, les protéines et les organites à des fins de recherche et d'analyse. À l'échelle industrielle, la désintégration et la lyse ultrasoniques sont utilisées pour isoler les molécules des usines cellulaires ou pour favoriser la digestion de la biomasse.

Qu'est-ce que la désintégration par ultrasons ?

Sonicateur à sonde pour la désintégration et la lyse des cellulesLa désintégration ultrasonique, également connue sous le nom d'homogénéisation ultrasonique, est un processus qui utilise des ondes ultrasoniques de haute intensité et de basse fréquence pour briser les parois cellulaires et perturber les structures moléculaires dans un milieu liquide. Cette technique est couramment utilisée dans diverses applications scientifiques et industrielles à plusieurs fins :

Perturbation des cellules : La désintégration ultrasonique est largement utilisée en biologie cellulaire et moléculaire pour perturber les membranes cellulaires et libérer le contenu cellulaire tel que les protéines, les acides nucléiques et les organites. Cette méthode est utile pour extraire les composants intracellulaires à des fins d'analyse ou pour lyser les cellules dans les processus de microbiologie et de biotechnologie.

  • Homogénéisation : Il permet de mélanger uniformément les composants d'un échantillon, en particulier lorsqu'il s'agit de liquides non miscibles ou lorsqu'on essaie d'obtenir un mélange cohérent de matériaux.
  • Extraction des protéines : En biologie, en protéomique et en sciences de la vie, l'analyse des protéines est une tâche très courante. Avant de pouvoir être analysées, les protéines doivent être extraites de l'intérieur de la cellule et isolées. Les sonicateurs sont la méthode la plus utilisée pour l'extraction des protéines.
  • Fragmentation de l'ADN : L'ADN et l'ARN sont des types distincts d'acides nucléiques qui stockent et codent l'information génétique dans les cellules. Lorsque l'ADN et l'ARN sont analysés, les longs brins doivent parfois être fragmentés, un processus qui peut être réalisé de manière fiable et efficace par sonication.
  • Préparation de l'échantillon : Dans le domaine de la recherche et de l'analyse, la préparation des échantillons est une procédure courante avant la mise en œuvre de diverses techniques d'analyse. La désintégration ultrasonique peut aider à dissoudre ou à disperser les échantillons, ce qui peut améliorer la précision et la reproductibilité des analyses.

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Le sonicateur à sonde UP200St équipé de la sonotrode S26d2 est utilisé pour sonifier un flacon.

Sonicateur à sonde UP200St pour la désintégration, le broyage et l'extraction des cellules

Avantages de la désintégration par ultrasons

Pourquoi utiliser un sonicateur à sonde pour la désintégration, le broyage cellulaire et l'extraction de molécules et de protéines intracellulaires ? Un sonicateur ou un démembrement ultrasonique offre de nombreux avantages qui font de la sonication la technologie supérieure par rapport à d'autres méthodes de désintégration telles que l'homogénéisation à haute pression, le broyage à billes ou la microfluidisation.

  • Non thermique : La désintégration par ultrasons est une méthode non thermique, ce qui signifie qu'elle ne fait pas appel à la chaleur pour décomposer les matériaux. C'est un avantage pour les applications où des températures élevées pourraient dégrader des échantillons sensibles à la chaleur.
  • Précision et contrôle : Le processus peut être contrôlé avec une grande précision, ce qui permet d'obtenir une perturbation, un mélange ou une réduction de la taille des particules spécifiques.
  • Rapide et efficace : L'ultrasonication est généralement une méthode rapide et efficace, ce qui la rend adaptée aux applications à haut débit.
  • Réduction de l'utilisation de produits chimiques : Dans de nombreux cas, la désintégration par ultrasons peut réduire la nécessité d'utiliser des produits chimiques agressifs ou des solvants organiques, ce qui peut être respectueux de l'environnement et réduire le risque de contamination chimique.
  • Pas de support de broyage, pas de buses : Les autres techniques de désintégration, telles que le broyage à billes ou les homogénéisateurs à haute pression, présentent des inconvénients. Le broyage à billes nécessite l'utilisation d'un support de broyage (billes ou perles), qui doit être séparé et nettoyé de manière laborieuse. Les homogénéisateurs à haute pression ont des buses qui ont tendance à se boucher. En revanche, les homogénéisateurs à ultrasons sont faciles à utiliser, très fiables et robustes, et ne nécessitent que très peu d'entretien.
  • Polyvalence : Elle peut être appliquée à un large éventail de matériaux, y compris les bactéries, les cellules végétales, les tissus de mammifères, les algues, les champignons, etc.
    Évolutivité : La technique ultrasonique peut être mise à l'échelle pour les processus industriels, ce qui la rend adaptée aux applications de laboratoire et de production à grande échelle.

Principe de fonctionnement de la désintégration ultrasonique et de la désintégration cellulaire

Le démembrement ultrasonique UP200St, un sonicateur à sonde puissant de 200 watts, est utilisé pour la désintégration et la désagrégation des cellules.Les ultrasons génèrent une alternance d'ondes de haute et de basse pression dans le liquide exposé. Pendant le cycle de basse pression, les ondes ultrasoniques créent de petites bulles de vide dans le liquide qui s'effondrent violemment pendant un cycle de haute pression. Ce phénomène est appelé cavitation. L'implosion de la bulle de cavitation provoque de fortes forces de cisaillement hydrodynamiques qui entraînent d'abord la sonoporation, puis la dislocation efficace des structures cellulaires. Les molécules intracellulaires et les organites sont entièrement libérés dans le solvant.

Désintégration des Structures Cellulaires par Ultrason

Les forces de cisaillement peuvent désintégrer les matières fibreuses et cellulosiques en fines particules et briser les parois de la structure cellulaire. Cela libère une plus grande partie de la matière intracellulaire, telle que l'amidon ou le sucre, dans le liquide. En outre, le matériau de la paroi cellulaire est brisé en petits débris.

Cet effet peut être utilisé pour la fermentation, la digestion et d'autres processus de conversion de la matière organique. Après le broyage et le broyage, ultrasonication fait plus du matériel intra-cellulaire par exemple l'amidon, ainsi que les débris de paroi cellulaire à la disposition des enzymes qui convertissent l'amidon en sucres. Il n'augmente également la surface exposée aux enzymes pendant la liquéfaction ou saccharification. Cela n'augmente généralement la vitesse et le rendement de fermentation de la levure et d'autres procédés de conversion, par exemple, pour stimuler la production d'éthanol à partir de biomasse.

Utiliser la désintégration par ultrasons – Fiabilité et efficacité à toutes les échelles

Les sonicateurs Hielscher sont disponibles avec différentes puissances et capacités de traitement. Que vous souhaitiez soniquer de petits échantillons biologiques de quelques microlitres à quelques litres ou que vous deviez traiter de grands flux de cellules ou de biomasse pour la production, Hielscher Ultrasonics vous proposera le démembrement ultrasonique le mieux adapté à votre application biologique.

 

Ce tutoriel explique quel type de sonicateur est le mieux adapté à vos tâches de préparation d'échantillons telles que la lyse, la désintégration cellulaire, l'isolement des protéines, la fragmentation de l'ADN et de l'ARN dans les laboratoires, l'analyse et la recherche. Choisissez le type de sonicateur idéal pour votre application, votre volume d'échantillon, votre nombre d'échantillons et votre débit. Hielscher Ultrasonics a l'homogénéisateur à ultrasons idéal pour vous !

Comment trouver le sonicateur parfait pour la désintégration des cellules et l'extraction des protéines en science et analyse

Vignette vidéo

 

Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasons de laboratoire :

Appareils recommandés lot Volume Débit
UIP400MTP Sonicateur pour plaques de 96 puits plaques multi-puits / microtitres n / a.
cuphorn à ultrasons CupHorn pour flacons ou béchers n / a.
GDmini2 réacteur ultrasonique à micro-flux n / a.
VialTweeter 00,5 à 1,5 ml n / a.
UP100H 1 à 500 ml 10 à 200 ml / min
UP200Ht, UP200St 10 à 1000mL 20 à 200mL/min
UP400St 10 à 2000mL 20 à 400 ml / min
tamiseur à ultrasons n / a. n / a.

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Veuillez utiliser le formulaire ci-dessous pour demander des informations supplémentaires sur nos sonicateurs pour la désintégration et le broyage des cellules, les applications liées à la biologie, les protocoles et les prix. Nous nous ferons un plaisir de discuter avec vous de votre processus et de vous proposer un démembrement ultrasonique répondant à vos exigences !









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Ce clip vidéo montre l'homogénéisateur à ultrasons UP100H de Hielscher, un ultrasoniseur largement utilisé pour la préparation des échantillons dans les laboratoires.

Homogénéisateur à ultrasons UP100H

Vignette vidéo

Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasons industriels :

lot Volume Débit Appareils recommandés
200mL à 5L 00,05 à 1L/min UIP500hdT
1 à 10L 0.1 à 2L/min UIP1000hdT
5 à 20L 00,2 à 4L / min UIP2000hdT
10 à 100l 2 à 10 L / min UIP4000hdT
15 à 150L 3 à 15L/min UIP6000hdT
n / a. 10 à 100 litres / min UIP16000
n / a. plus grand groupe de UIP16000
Homogénéisateur à ultrasons UP400St pour la préparation d'échantillons en biologie, microbiologie et sciences de la vie

Homogénéisateur à ultrasons UP400St pour la solubilisation des cellules, la lyse et l'extraction des protéines



Littérature / Références

Cuivre à ultrasons pour la sonication uniforme et intense de jusqu'à 5 tubes et flacons fermés pour une homogénéisation uniforme et rapide des échantillons stériles.

cuphorn à ultrasons pour la sonication intense de tubes et de flacons fermés pour l'homogénéisation stérile des échantillons.


Des ultrasons de haute performance ! La gamme de produits Hielscher couvre l'ensemble du spectre, depuis les ultrasons compacts de laboratoire jusqu'aux systèmes ultrasoniques industriels complets, en passant par les unités de paillasse.

Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs à ultrasons de haute performance à partir d'une technologie de pointe. laboratoires à taille industrielle.


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