Dispositifs de sonication pour vos travaux de laboratoire

Les dispositifs de sonication, en particulier les sonicateurs de type sonde, sont des outils hautement spécialisés largement utilisés dans les laboratoires et les environnements industriels. Ces instruments exploitent la puissance des ultrasons pour traiter efficacement divers matériaux. En transmettant l’énergie ultrasonore à travers une sonde (ou une corne) dans un liquide ou une boue, ils génèrent des ondes sonores de haute intensité et de basse fréquence, induisant une cavitation acoustique, un phénomène caractérisé par la formation, l’expansion et l’effondrement rapides de microbulles. Ce processus libère des forces mécaniques intenses, notamment des contraintes de cisaillement localisées, des ondes de choc et des microjets, qui stimulent des applications telles que l’homogénéisation, la lyse cellulaire, la réduction de la taille des particules et la dispersion.

Comprendre la sonication et la cavitation

La sonication est le processus d’application d’énergie ultrasonore pour agiter des particules dans un liquide. Les ultrasons à des fréquences comprises entre environ 20 kHz et 30 kHz sont capables de générer suffisamment de puissance pour remplir efficacement les tâches d’homogénéisation. De telles ondes sonores ultrasonores induisent des cycles rapides de compression et d’expansion dans le liquide, conduisant à la formation de bulles microscopiques. Lorsque ces microbulles s’effondrent violemment, des forces extrêmes peuvent être observées. Ce phénomène de densité d’énergie est connu sous le nom de cavitation et est la force motrice de l’efficacité de la sonication dans le traitement des matériaux :

• Bulles de cavitation : Ces microbulles se développent pendant la phase d’expansion de l’onde sonore et s’effondrent violemment pendant la phase de compression. Cet effondrement libère des zones localisées à haute énergie avec des températures et des pressions atteignant des milliers de degrés Celsius et des centaines d’atmosphères, bien que brièvement et à l’échelle microscopique.
• Forces mécaniques de cisaillement : L’effondrement des bulles de cavitation génère des forces de cisaillement intenses qui peuvent perturber les parois cellulaires, disperser les particules et homogénéiser les mélanges avec une efficacité exceptionnelle.
  La capacité de contrôler la cavitation est ce qui rend la sonication si précieuse dans divers domaines scientifiques, de la biologie moléculaire à la science des matériaux.

Types de sonicateurs de laboratoire

Les deux types de sonicateurs les plus couramment utilisés dans les laboratoires sont :

• Sonicateurs de type sonde : Ces sonicateurs utilisent une sonde en titane pour transférer directement l’énergie ultrasonore dans l’échantillon. Ils sont idéaux pour les applications de haute intensité telles que la lyse cellulaire, la réduction de la taille des particules et l’émulsification, car ils délivrent une énergie concentrée directement dans le liquide. Les sonicateurs à sonde sont souvent privilégiés pour les applications nécessitant un contrôle élevé de l’intensité de la cavitation.
• Sonicateurs à bain : Dans cette configuration, les échantillons sont placés dans un bain-marie qui est ensuite soniqué. Cette méthode permet d’obtenir une sonication uniforme mais généralement moins intense par rapport aux types de sondes. Les sonicateurs à bain sont utiles pour le nettoyage des équipements de laboratoire, le mélange doux et certains types de réactions chimiques.

Pourquoi les sonicateurs de type sonde sont-ils les meilleurs pour l’homogénéisation ?

Les sonicateurs de type sonde sont considérés comme le meilleur choix pour l’homogénéisation en raison de leur capacité à fournir une énergie ultrasonore de haute intensité directement dans l’échantillon, produisant de puissantes forces de cisaillement. Voici pourquoi ils excellent dans les tâches d’homogénéisation :

• Transfert direct d’énergie : Les sonicateurs de type sonde transmettent l’énergie ultrasonique à travers une sonde en titane (ou corne) qui est directement immergée dans l’échantillon. Ce contact direct permet un transfert d’énergie très efficace, créant une cavitation intense directement dans la solution. Ceci est particulièrement utile pour homogénéiser des matériaux durs ou des suspensions qui nécessitent une force substantielle pour décomposer les particules et les répartir uniformément.
• Forces de cisaillement élevées : La cavitation intense causée par les sonicateurs de type sonde génère de fortes forces de cisaillement dans le liquide, qui brisent les particules, perturbent les parois cellulaires et réduisent la taille des particules. Ces forces contribuent à créer un mélange homogène, car elles peuvent gérer efficacement des suspensions même très visqueuses ou denses.
• Intensité réglable : Les sonicateurs de type sonde sont souvent livrés avec des réglages de puissance réglables, permettant à l’utilisateur d’adapter l’intensité de la sonication en fonction des exigences spécifiques d’homogénéisation. Des niveaux de puissance plus faibles peuvent être utilisés pour un mélange en douceur, tandis que des niveaux plus élevés peuvent gérer des tâches d’homogénéisation plus difficiles.
• Capacité à haut débit : Les sonicateurs sont bien adaptés aux flux de travail à haut débit, où plusieurs échantillons nécessitent une homogénéisation dans un court laps de temps. Grâce à des paramètres programmables, ces sonicateurs peuvent traiter rapidement une série d’échantillons, ce qui réduit le temps de préparation et garantit des résultats cohérents. Hielscher propose des dispositifs de sonication qui gèrent plusieurs flacons simultanément ou des plaques multi-puits, ce qui est particulièrement précieux dans les environnements de recherche et industriels nécessitant une homogénéisation rapide et uniforme sur de nombreux échantillons.
• Précision et contrôle : Étant donné que les sonicateurs de type sonde permettent un contact direct avec l’échantillon, ils offrent un contrôle plus précis du processus d’homogénéisation. La profondeur d’immersion, la fréquence et les paramètres d’impulsion de la sonde peuvent être ajustés avec précision, offrant des résultats cohérents et reproductibles sur tous les échantillons.
• Évolutivité : Avec différentes tailles de sondes disponibles, les sonicateurs de type sonde conviennent à l’homogénéisation de petits et de grands volumes d’échantillons. Les sondes plus petites sont idéales pour les microvolumes, tandis que les sondes plus grandes permettent l’homogénéisation d’échantillons en vrac dans les applications industrielles.

Ces avantages font des dispositifs de sonication Hielscher le choix privilégié pour les applications nécessitant une homogénéisation complète et efficace, telles que la préparation d’émulsions, la décomposition de suspensions de cellules ou la création de dispersions stables.
 

Ultrasons à haute performance

Vous avez affaire à des échantillons difficiles, à des processus à haut débit, à une homogénéisation stérile, à un grand nombre d’échantillons ou à des matériaux sensibles ? Hielscher Ultrasonics a l’appareil de sonication adapté à votre application !

Parlez-nous de votre tâche de préparation d’échantillons et des défis auxquels vous êtes confronté ! Nous vous recommandons volontiers le sonicateur le plus adapté pour des expériences de recherche réussies, des tâches analytiques ou des applications dans le domaine des sciences de la vie.

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

Conception, fabrication et conseil – Qualité Made in Germany

Les ultrasons Hielscher sont réputés pour leur qualité et leurs normes de conception les plus élevées. La robustesse et la facilité d'utilisation permettent une intégration aisée de nos ultrasons dans les installations industrielles. Les conditions difficiles et les environnements exigeants sont facilement gérés par les ultrasons Hielscher.

Hielscher Ultrasonics est une entreprise certifiée ISO et met l'accent sur les ultrasons de haute performance, dotés d'une technologie de pointe et d'une grande facilité d'utilisation. Bien entendu, les ultrasons Hielscher sont conformes à la norme CE et répondent aux exigences des normes UL, CSA et RoHs.

Hielscher Ultrasonics fournit de puissants sonicateurs sans contact pour la préparation d'échantillons et l'analyse clinique. Le sonicateur à plaques multi-puits UIP400MTP, le VialTweeter, le CupHorn et le sonicateur à flux GDmini2 traitent les échantillons sans les toucher.