Maîtriser les tâches de laboratoire avec un homogénéisateur à ultrasons
Les sonicateurs sont des outils de laboratoire essentiels utilisés pour un large éventail d’applications, telles que l’homogénéisation et le mélange, l’extraction, la dispersion, l’émulsification, la dissolution, la désintégration cellulaire, la fragmentation de l’ADN et les réactions sonochimiques. En règle générale, des sonicateurs à sonde sont utilisés pour accomplir ces tâches courantes du travail quotidien en laboratoire. Pour les échantillons de laboratoire pour lesquels la contamination croisée ou la perte d’échantillon sont des facteurs limitants, les sonicateurs sans contact de Hielscher constituent la solution de référence pour la préparation d’échantillons par ultrasons.
Sonicateurs à sonde et sonicateurs sans contact
Le sonicateur à sonde applique des ondes ultrasonores intenses – focalisées à l’extrémité de la sonotrode ou sonde – dans le milieu. L’utilisation d’un récipient ouvert ou fermé permet un traitement par ultrasons simple mais fiable des milieux liquides. Le montage de la sonotrode sur une cellule à circulation permet la sonication en continu d’un flux de liquide. Une telle configuration en flux continu est un moyen sophistiqué de traiter par ultrasons des volumes plus importants ou des liquides visqueux et des pâtes.
Grâce aux sonicateurs sans contact tels que le VialTweeter, le sonicateur pour plaques multipuits UIP400MTP, le CupHorn et le réacteur à circulation GDmini2, les échantillons peuvent être traités dans des conditions sans toucher / sans contact – ce qui évite la contamination croisée et la perte d’échantillon. Un autre avantage des sonicateurs sans contact de Hielscher est leur capacité de traitement à haute cadence pour la préparation des échantillons.
La sonication consiste à appliquer des ultrasons de puissance au moyen d’une sonde à ultrasons afin d’agiter et de manipuler les particules d’un échantillon. Les ultrasonicateurs sont largement utilisés dans la recherche universitaire, les laboratoires d’analyse et de police scientifique, les établissements cliniques et les sites de production, où la sonication sert à homogénéiser et mélanger des suspensions liquide-liquide ou liquide-solide, à extraire des substances bioactives et des composés cellulaires, à désintégrer des cellules, des bactéries et des tissus, à dissoudre des poudres, à détacher des biofilms ou à initier des réactions chimiques.
Le domaine d’application des sonicateurs étant très vaste, les sonicateurs sont souvent désignés en fonction de leur tâche spécifique. C’est pourquoi vous trouverez des ultrasonicateurs sous différentes appellations, telles que :
- Homogénéisateur à ultrasons :
Les homogénéisateurs à ultrasons servent à mélanger et à combiner deux phases ou plus en une suspension uniforme. Alternative puissante aux homogénéisateurs haute pression, aux mélangeurs à lames et aux microfluidiseurs, les sonicateurs à sonde se distinguent par leur capacité exceptionnelle à produire des nanodispersions et des nanoémulsions. - Disperseur à ultrasons :
Les disperseurs à ultrasons utilisent des ondes sonores à haute fréquence pour réduire la taille des particules et les répartir uniformément dans un liquide. Ce procédé est particulièrement utile pour créer des suspensions stables de particules solides dans des liquides, par exemple pour disperser des pigments dans des encres ou des particules dans des boues. - Émulsionneur à ultrasons :
Les émulsionneurs à ultrasons utilisent des ondes ultrasonores pour créer des émulsions fines en mélangeant deux liquides non miscibles, comme l’huile et l’eau. Les ondes sonores de haute intensité génèrent des bulles de cavitation qui implosent, créant d’intenses forces de cisaillement qui fragmentent les gouttelettes en émulsions de taille nanométrique, les rendant stables et uniformes. - Broyeur de cellules à ultrasons :
Également appelés désintégrateurs cellulaires ou lyseurs à ultrasons, ces appareils utilisent l’énergie ultrasonore pour rompre les membranes cellulaires et libérer le contenu intracellulaire. Ce procédé est essentiel dans les applications biologiques et biochimiques pour l’extraction de protéines, d’ADN et d’autres composants cellulaires. - Extracteur à ultrasons :
Les extracteurs à ultrasons appliquent des ondes ultrasonores pour désintégrer la matière végétale, améliorant ainsi l’extraction de composés bioactifs tels que les huiles essentielles, les flavonoïdes ou d’autres composés phytochimiques. L’effet de cavitation améliore la pénétration du solvant et le transfert de masse, ce qui se traduit par une extraction plus efficace. - Dissolveur à ultrasons :
Les dissolveurs à ultrasons utilisent l’énergie ultrasonore pour dissoudre rapidement et efficacement des solides dans des liquides. C’est utile pour préparer des solutions ou des suspensions dans lesquelles le soluté doit être dispersé uniformément et rapidement, par exemple dans des formulations pharmaceutiques ou chimiques. - Mélangeur à ultrasons :
Les mélangeurs à ultrasons emploient des ondes ultrasonores de haute intensité pour mélanger des liquides et des boues, garantissant une composition uniforme. Ce procédé de mélange peut traiter une large gamme de viscosités et est particulièrement efficace pour homogénéiser des produits difficiles à mélanger avec des méthodes conventionnelles, tels que les pâtes de ciment ou les mélanges maîtres à forte charge en solides. - Agitateur à ultrasons :
Les agitateurs à ultrasons utilisent l’énergie ultrasonore pour remuer ou agiter des liquides, favorisant un mélange uniforme et empêchant la sédimentation. Cette méthode est bénéfique dans diverses industries pour maintenir dans le temps l’homogénéité de solutions, de suspensions ou de dispersions.
Sonication de plaques multipuits et de boîtes de Petri
Les plaques multipuits et les boîtes de Petri sont des récipients de laboratoire courants. Les plaques multipuits, également appelées microplaques ou plaques à micropuits, sont des plaques plates comportant de multiples « puits » utilisés comme petits tubes à essai. Elles existent en diverses configurations, généralement avec 6, 12, 24, 48, 96, 384 ou 1536 puits, ce qui permet un criblage et des tests à haute cadence.
Les boîtes de Petri, quant à elles, sont des boîtes peu profondes, cylindriques et munies d’un couvercle, généralement en verre ou en plastique. Elles offrent une surface plane pour la culture de micro-organismes.
La conception spécifique de ces deux types de récipients d’échantillons pose des difficultés lorsque la sonication doit être appliquée comme étape de traitement. Avec le sonicateur pour plaques UIP400MTP, Hielscher propose un sonicateur puissant capable de traiter toutes les plaques multipuits, microplaques et boîtes de Petri standard.
En savoir plus sur l’UIP400MTP, sonicateur puissant pour la préparation d’échantillons en plaques 96 puits et en boîtes de Petri !
Le tableau ci-dessous vous donne un aperçu de nos ultrasonicateurs à sonde et sans contact pour les applications de laboratoire courantes :
| Appareils recommandés | Volume par lot | Débit |
|---|---|---|
| Sonicateur pour plaques 96 puits UIP400MTP | plaques multipuits / de microtitration | n.a. |
| CupHorn à ultrasons | CupHorn pour flacons ou bécher | n.a. |
| GDmini2 | micro-réacteur à circulation à ultrasons | n.a. |
| VialTweeter | 0,5 à 1,5mL | n.a. |
| UP100H | 1 à 500mL | 10 à 200mL/min |
| UP200Ht, UP200St | 10 à 1000mL | 20 à 200mL/min |
| UP400St | 10 à 2000mL | 20 à 400mL/min |
| UIP500hdT | 100 à 5000mL | 0,1 à 4L/min |
| Tamiseuse à ultrasons | n.a. | n.a. |
Contactez-nous ! / Posez-nous vos questions !
Foire aux questions
Comment utiliser un sonicateur de laboratoire ?
Un sonicateur de laboratoire est un instrument servant à appliquer de l’énergie ultrasonore pour agiter les particules d’un échantillon, souvent à des fins d’homogénéisation, d’émulsification, de dispersion de nanoparticules ou de désintégration cellulaire. Pour utiliser un sonicateur de laboratoire, vous devez d’abord préparer votre échantillon dans un récipient adapté. Si vous utilisez un sonicateur à sonde, immergez la sonde dans l’échantillon en veillant à ce qu’elle ne touche ni les parois ni le fond du récipient. Réglez les paramètres du sonicateur, tels que l’amplitude, la fréquence des impulsions et la durée, en fonction des exigences spécifiques de votre application. Pour un sonicateur sans contact, placez le récipient d’échantillon dans le support comme indiqué dans le manuel, afin que les ondes ultrasonores soient transmises de manière optimale. Mettez le sonicateur en marche et surveillez le processus, en ajustant les paramètres si nécessaire pour obtenir l’effet souhaité. Portez toujours un équipement de protection approprié, tel qu’une protection auditive.
Quelles sont les applications des sonicateurs en laboratoire ?
La sonication a de nombreuses applications dans les laboratoires de divers domaines. Elle est couramment utilisée pour la désintégration et la lyse cellulaires, permettant l’extraction de composants intracellulaires tels que l’ADN, l’ARN et les protéines. Elle est également employée pour la préparation d’émulsions et de dispersions, améliorant le mélange de liquides non miscibles ou la répartition de nanoparticules dans un milieu. Les sonicateurs sont précieux pour la synthèse de nanoparticules, car ils contribuent à la réduction de la taille des particules et à la prévention de l’agglomération. En outre, la sonication est utilisée pour le dégazage des liquides, en éliminant les gaz dissous susceptibles d’interférer avec certaines techniques analytiques.
En savoir plus sur la manière dont la sonication peut renforcer votre lyse cellulaire à base de lysozyme !
Quelle est la différence entre un sonicateur à sonde et un bain à ultrasons ?
La principale différence entre un sonicateur à sonde et un bain à ultrasons réside dans leur conception et leur application. Un sonicateur à sonde utilise une sonde en titane qui est en contact direct avec l’échantillon et délivre une énergie ultrasonore intense dans une zone localisée. Cette application directe est idéale pour les petits comme pour les grands volumes et offre un contrôle précis du processus de sonication. À l’inverse, un bain à ultrasons transmet les ondes ultrasonores à travers un milieu liquide dans lequel est placé le récipient d’échantillon. Cette sonication indirecte est faible et non uniforme, c’est pourquoi elle est couramment utilisée pour le nettoyage ou le dégazage.
Une sonication indirecte dans des conditions intenses et uniformes peut être obtenue à l’aide de sonicateurs sans contact tels que le VialTweeter, le sonicateur pour plaques multipuits UIP400MTP ou le réacteur à circulation GDmini2. Ces sonicateurs de haute puissance et à haute cadence permettent une sonication des échantillons contrôlée avec précision, ce qui les rend adaptés à la recherche et au diagnostic.
Quelles sont les applications de la sonication en HPLC ?
La préparation d’échantillons par ultrasons améliore l’analyse HPLC en utilisant la cavitation acoustique pour désagréger les matrices d’échantillons et accélérer le transfert des analytes dans le solvant d’extraction. Cette technique améliore l’efficacité de l’extraction, augmente le taux de récupération des analytes et réduit le temps de préparation des échantillons, permettant une analyse chromatographique plus sensible et plus reproductible. En savoir plus sur la préparation d’échantillons par ultrasons pour la HPLC !
En chromatographie liquide à haute performance (HPLC), la sonication permet la modification et la fonctionnalisation de nanoparticules, telles que les microsphères de silice ou de zircone. L’ultrasonication est une méthode très efficace pour synthétiser des particules de silice cœur-coquille, particulièrement utiles pour les colonnes HPLC. En savoir plus !
En outre, la sonication est utilisée pour la préparation des échantillons. Elle assure un mélange et une dissolution complets des analytes et des réactifs, ce qui est essentiel pour obtenir des résultats chromatographiques précis et reproductibles. La sonication contribue au dégazage des solvants en éliminant les gaz dissous qui peuvent former des bulles et perturber l’écoulement et la détection dans les systèmes HPLC. Par ailleurs, la sonication est utilisée pour nettoyer les composants HPLC, tels que les colonnes et les pièces d’injecteur, en garantissant l’élimination efficace de tout contaminant ou résidu.
Comment le sonicateur est-il utilisé en biotechnologie et dans les sciences de la vie ?
En biotechnologie et dans les sciences de la vie, les ultrasonicateurs sont un outil indispensable pour diverses applications. Ils sont largement utilisés pour la lyse cellulaire et l’extraction de matériel intracellulaire, essentielles aux études de biologie moléculaire portant sur les acides nucléiques et les protéines. La sonication est employée pour la fragmentation de l’ADN, de l’ARN et de la chromatine en vue du séquençage et d’autres analyses génétiques, permettant d’étudier le matériel génétique à une échelle plus fine. En outre, les sonicateurs sont utilisés pour la préparation de liposomes et d’autres systèmes d’administration de médicaments à base de nanoparticules, améliorant l’efficacité et le ciblage des agents thérapeutiques.
Le sonicateur pour plaques multipuits UIP400MTP est utilisé pour la miniaturisation des essais et l’intégration dans l’automatisation de laboratoire – permettant des flux de travail fluides à haute cadence. En savoir plus sur le sonicateur pour microplaques UIP400MTP pour les flux de travail HT !
Bibliographie / Références
- Ultrasonic Homogenizers for Efficient Sample Preparation – Hielscher Ultrasonics
- Guidelines for Autoclaving Ultrasonic Sonotrodes and Flow Cells – HielscherUltrasonic
- I. Fasaki, K. Siamos, M. Arin, P. Lommens, I. Van Driessche, S.C. Hopkins, B.A. Glowacki, I. Arabatzis (2012): Ultrasound assisted preparation of stable water-based nanocrystalline TiO2 suspensions for photocatalytic applications of inkjet-printed films. Applied Catalysis A: General, Volumes 411–412, 2012. 60-69.
- Jorge S., Pereira K., López-Fernández H., LaFramboise W., Dhir R., Fernández-Lodeiro J., Lodeiro C., Santos H.M., Capelo-Martínez J.L. (2020): Ultrasonic-assisted extraction and digestion of proteins from solid biopsies followed by peptide sequential extraction hyphenated to MALDI-based profiling holds the promise of distinguishing renal oncocytoma from chromophobe renal cell carcinoma. Talanta, 2020.
- Fernandes, Luz; Santos, Hugo; Nunes-Miranda, J.; Lodeiro, Carlos; Capelo, Jose (2011): Ultrasonic Enhanced Applications in Proteomics Workflows: single probe versus multiprobe. Journal of Integrated OMICS 1, 2011.
- Priego-Capote, Feliciano; Castro, María (2004): Analytical uses of ultrasound – I. Sample preparation. TrAC Trends in Analytical Chemistry 23, 2004. 644-653.
- Welna, Maja; Szymczycha-Madeja, Anna; Pohl, Pawel (2011): Quality of the Trace Element Analysis: Sample Preparation Steps. In: Wide Spectra of Quality Control; InTechOpen 2011.
- Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulsed Ultrasound-Assisted Extraction as an Alternative Method to Conventional Maceration for the Extraction of the Polyphenolic Fraction of Ribes nigrum Buds: A New Category of Food Supplements Proposed by The FINNOVER Project. Foods. 8. 466; 2019
Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs à ultrasons haute performance, du format laboratoire au format industriel.