કોષોનું અલ્ટ્રાસોનિક વિઘટન

અલ્ટ્રાસોનિકેશન કોષીય સંરચનાઓનું વિઘટન કરવાનું અસરકારક સાધન છે. તેથી, સંશોધન અને વિશ્લેષણ માટે કોષોને તોડીને ખોલવા તથા અંતઃકોષીય અણુઓ, પ્રોટીન અને કોષાંગોનું નિષ્કર્ષણ કરવા પ્રયોગશાળાઓમાં સોનિકેટરોનો વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે. ઔદ્યોગિક સ્તરે, કોષીય કારખાનાઓમાંથી અણુઓને અલગ કરવા અથવા જૈવભારના પાચનને પ્રોત્સાહન આપવા અલ્ટ્રાસોનિક વિઘટન અને લાયસિસનો ઉપયોગ થાય છે.

અલ્ટ્રાસોનિક વિઘટન શું છે?

અલ્ટ્રાસોનિક વિઘટન, જેને અલ્ટ્રાસોનિક સમાનાંગીકરણ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, એવી પ્રક્રિયા છે જેમાં પ્રવાહી માધ્યમમાં કોષભિત્તિઓને તોડવા અને આણ્વિક સંરચનાઓને ભંગ કરવા ઉચ્ચ તીવ્રતાવાળા, ઓછી આવૃત્તિવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગોનો ઉપયોગ થાય છે. આ તકનીકનો વિવિધ વૈજ્ઞાનિક અને ઔદ્યોગિક ઉપયોગોમાં અનેક હેતુઓ માટે સામાન્ય રીતે ઉપયોગ થાય છે:

કોષભંજન: કોષપટલોને ભંગ કરીને પ્રોટીન, ન્યુક્લિક એસિડ અને કોષાંગો જેવા કોષીય ઘટકોને મુક્ત કરવા કોષજીવવિજ્ઞાન અને આણ્વિક જીવવિજ્ઞાનમાં અલ્ટ્રાસોનિક વિઘટનનો વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે. વિશ્લેષણ માટે અંતઃકોષીય ઘટકોનું નિષ્કર્ષણ કરવા અથવા સૂક્ષ્મજીવવિજ્ઞાન અને જૈવપ્રૌદ્યોગિકીની પ્રક્રિયાઓમાં કોષોનું લાયસિસ કરવા આ ઉપયોગી છે.

• સમાનાંગીકરણ: તે નમૂનાના ઘટકોનું એકસરખું મિશ્રણ કરવામાં મદદ કરે છે, ખાસ કરીને જ્યારે પરસ્પર અમિશ્રણીય પ્રવાહીઓ સાથે કામ કરવામાં આવતું હોય અથવા પદાર્થોનું સુસંગત મિશ્રણ મેળવવાનો પ્રયાસ કરવામાં આવતો હોય.
• પ્રોટીનનું નિષ્કર્ષણ: જીવવિજ્ઞાન, પ્રોટીઓમિક્સ અને જીવનવિજ્ઞાનમાં પ્રોટીનનું વિશ્લેષણ અત્યંત સામાન્ય કાર્ય છે. પરીક્ષણોમાં પ્રોટીનનું વિશ્લેષણ કરી શકાય તે પહેલાં, કોષના અંદરના ભાગમાંથી તેમનું નિષ્કર્ષણ કરીને તેમને અલગ કરવા જરૂરી છે. પ્રોટીનના નિષ્કર્ષણ માટે સોનિકેટરોનો ઉપયોગ સૌથી વધુ પ્રચલિત પદ્ધતિ છે.
• DNAનું ખંડન: DNA અને RNA ન્યુક્લિક એસિડના અલગ પ્રકારો છે, જે કોષોમાં આનુવંશિક માહિતીનો સંગ્રહ કરે છે અને તેને સંકેતબદ્ધ કરે છે. DNA અને RNAનું વિશ્લેષણ કરવામાં આવે ત્યારે તેમના લાંબા તંતુઓનું ક્યારેક ખંડન કરવું જરૂરી બને છે; આ પ્રક્રિયા સોનિકેશન દ્વારા વિશ્વસનીય અને કાર્યક્ષમ રીતે કરી શકાય છે.
• નમૂનાની તૈયારી: સંશોધન અને વિશ્લેષણમાં, વિવિધ વિશ્લેષણાત્મક તકનીકોનો ઉપયોગ કરતાં પહેલાં નમૂનાની તૈયારી કરવી એ સામાન્ય પ્રક્રિયા છે. અલ્ટ્રાસોનિક વિઘટન નમૂનાઓને ઓગાળવામાં અથવા વિખેરવામાં મદદ કરી શકે છે, જેનાથી વિશ્લેષણોની ચોકસાઈ અને પુનરુત્પાદકતા સુધરી શકે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક વિઘટનના ફાયદા

વિઘટન, કોષભંજન તથા અંતઃકોષીય અણુઓ અને પ્રોટીનના નિષ્કર્ષણ માટે પ્રોબ પ્રકારના સોનિકેટરનો ઉપયોગ શા માટે કરવો? સોનિકેટર અથવા અલ્ટ્રાસોનિક ડિસમેમ્બ્રેટર અનેક ફાયદા પ્રદાન કરે છે, જે ઉચ્ચ દબાણવાળા સમાનાંગીકરણ, બોલ મિલિંગ અથવા માઇક્રોફ્લુઇડાઇઝેશન જેવી અન્ય વિઘટન પદ્ધતિઓની સરખામણીમાં સોનિકેશનને ચડિયાતી તકનીક બનાવે છે.

• બિનતાપીય: અલ્ટ્રાસોનિક વિઘટન બિનતાપીય પદ્ધતિ છે, એટલે કે તે પદાર્થોને તોડવા માટે ગરમી પર આધાર રાખતી નથી. જ્યાં ઊંચા તાપમાનને કારણે તાપસંવેદનશીલ નમૂનાઓનો ક્ષય થઈ શકે, એવા ઉપયોગો માટે આ ફાયદાકારક છે.
• ચોક્કસ અને નિયંત્રિત: આ પ્રક્રિયાને ઉચ્ચ ચોકસાઈથી નિયંત્રિત કરી શકાય છે, જેનાથી નિર્દિષ્ટ ભંજન, મિશ્રણ અથવા કણોના કદમાં ઘટાડો કરી શકાય છે.
• ઝડપી અને કાર્યક્ષમ: અલ્ટ્રાસોનિકેશન સામાન્ય રીતે ઝડપી અને કાર્યક્ષમ પદ્ધતિ છે, તેથી તે વધુ સંખ્યામાં નમૂનાઓની પ્રક્રિયા કરવાની જરૂરિયાત ધરાવતા ઉપયોગો માટે યોગ્ય છે.
• રસાયણોનો ઓછો ઉપયોગ: ઘણા કિસ્સાઓમાં, અલ્ટ્રાસોનિક વિઘટન તીવ્ર અસરકારક રસાયણો અથવા કાર્બનિક દ્રાવકોની જરૂરિયાત ઘટાડી શકે છે, જે પર્યાવરણને અનુકૂળ બની શકે છે અને રાસાયણિક દૂષણનું જોખમ ઘટાડી શકે છે.
• મિલિંગ માધ્યમો નહીં, નોઝલો નહીં: બોલ/બીડ મિલિંગ અથવા ઉચ્ચ દબાણવાળા હોમોજેનાઇઝરો જેવી વૈકલ્પિક વિઘટન તકનીકોમાં ગેરફાયદા હોય છે. બોલ/બીડ મિલિંગમાં મિલિંગ માધ્યમોનો ઉપયોગ કરવો જરૂરી બને છે, જેમ કે મણકા અથવા ગોળીઓ, જેમને મહેનતપૂર્વક અલગ કરીને સાફ કરવા પડે છે. ઉચ્ચ દબાણવાળા હોમોજેનાઇઝરોમાં એવી નોઝલો હોય છે જે બંધ થઈ જવાની સંભાવના ધરાવે છે. તેની સરખામણીમાં, અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝરો ઉપયોગમાં સરળ, અત્યંત વિશ્વસનીય અને મજબૂત હોય છે તથા તેમને ખૂબ જ ઓછી જાળવણીની જરૂર પડે છે.
• બહુમુખી ઉપયોગિતા: તેનો ઉપયોગ બેક્ટેરિયા, વનસ્પતિ કોષો, સસ્તન પ્રાણીઓની પેશીઓ, શેવાળ, ફૂગ વગેરે સહિત વિવિધ પ્રકારની સામગ્રી પર કરી શકાય છે, તેથી તે વિવિધ ક્ષેત્રોમાં બહુમુખી તકનીક બને છે.
  પ્રમાણ વધારવાની ક્ષમતા: ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓ માટે અલ્ટ્રાસોનિક તકનીકનું પ્રમાણ વધારી શકાય છે, તેથી તે પ્રયોગશાળા અને મોટા પાયાના ઉત્પાદન – બંને ઉપયોગો માટે યોગ્ય છે.

અલ્ટ્રાસોનિક વિઘટન અને કોષભંજનનો કાર્યસિદ્ધાંત

અલ્ટ્રાસોનિકેશન તેના સંપર્કમાં આવતા પ્રવાહીમાં એકાંતરે ઉચ્ચ દબાણ અને નિમ્ન દબાણના તરંગો ઉત્પન્ન કરે છે. નિમ્ન દબાણના ચક્ર દરમિયાન, અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો પ્રવાહીમાં નાના નિર્વાત પરપોટા બનાવે છે, જે ઉચ્ચ દબાણના ચક્ર દરમિયાન પ્રચંડ રીતે તૂટી પડે છે. આ ઘટનાને કેવિટેશન કહેવામાં આવે છે. કેવિટેશન પરપોટાના અંતઃસ્ફોટથી પ્રબળ જલગતિશીલ કતરણ બળો ઉત્પન્ન થાય છે, જે પહેલાં સોનોપોરેશન અને ત્યારબાદ કોષીય સંરચનાઓનું કાર્યક્ષમ ભંજન કરે છે. અંતઃકોષીય અણુઓ અને કોષાંગો દ્રાવકમાં સંપૂર્ણપણે મુક્ત થાય છે.

કોષીય સંરચનાઓનું અલ્ટ્રાસોનિક વિઘટન

કતરણ બળો તંતુમય, સેલ્યુલોઝયુક્ત સામગ્રીનું સૂક્ષ્મ કણોમાં વિઘટન કરી શકે છે અને કોષીય સંરચનાની ભિત્તિઓને તોડી શકે છે. તેનાથી સ્ટાર્ચ અથવા શર્કરા જેવી વધુ અંતઃકોષીય સામગ્રી પ્રવાહીમાં મુક્ત થાય છે. આ ઉપરાંત, કોષભિત્તિની સામગ્રી પણ નાના ટુકડાઓમાં તૂટે છે.

આ અસરનો ઉપયોગ કાર્બનિક પદાર્થોના આથવણ, પાચન અને અન્ય રૂપાંતરણ પ્રક્રિયાઓ માટે કરી શકાય છે. મિલિંગ અને પીસવાની પ્રક્રિયા પછી, અલ્ટ્રાસોનિકેશન સ્ટાર્ચ જેવી વધુ અંતઃકોષીય સામગ્રી તેમજ કોષભિત્તિના ટુકડાઓને સ્ટાર્ચનું શર્કરામાં રૂપાંતરણ કરતા ઉત્સેચકો માટે ઉપલબ્ધ બનાવે છે. તે પ્રવાહીકરણ અથવા શર્કરીકરણ દરમિયાન ઉત્સેચકોના સંપર્કમાં આવતા સપાટી વિસ્તારને પણ વધારે છે. આનાથી સામાન્ય રીતે યીસ્ટ દ્વારા થતી આથવણ અને અન્ય રૂપાંતરણ પ્રક્રિયાઓની ઝડપ અને ઉપજ વધે છે, ઉદાહરણ તરીકે જૈવભારમાંથી ઇથેનોલનું ઉત્પાદન વધારવા માટે.

અલ્ટ્રાસોનિક વિઘટનનો ઉપયોગ કરો – કોઈપણ પાયે વિશ્વસનીય અને કાર્યક્ષમ રીતે

Hielscher સોનિકેટરો વિવિધ પાવર રેટિંગ અને પ્રક્રિયા ક્ષમતાઓ સાથે ઉપલબ્ધ છે. તમે થોડા માઇક્રોલિટરથી થોડા લિટર સુધીના નાના જૈવિક નમૂનાઓનું સોનિકેશન કરવા ઇચ્છતા હો અથવા ઉત્પાદન માટે કોષો કે જૈવભારના મોટા પ્રવાહોની પ્રક્રિયા કરવાની જરૂર ધરાવતા હો, Hielscher Ultrasonics તમારા જૈવિક ઉપયોગ માટે સૌથી યોગ્ય અલ્ટ્રાસોનિક ડિસમેમ્બ્રેટર પ્રદાન કરશે.

• 1mL થી આશરે 5L માટે પ્રયોગશાળા સ્તર, ઉદાહરણ તરીકે 22mm સોનોટ્રોડ સાથેનું UP400St
• આશરે 0.1 થી 20L/min પર બેન્ચટોપ સ્તર, ઉદાહરણ તરીકે 34mm સોનોટ્રોડ અને ફ્લોસેલ સાથેનું UIP1000hdT
• 20L/min થી શરૂ થતું ઉત્પાદન સ્તર, ઉદાહરણ તરીકે UIP4000hdT અથવા UIP16000hdT

નીચેનું કોષ્ટક તમને અમારા પ્રયોગશાળાના કદના અલ્ટ્રાસોનિકેટરોની અંદાજિત પ્રક્રિયા ક્ષમતાનો ખ્યાલ આપે છે:

કોષોના વિઘટન માટે અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણોના ઉપયોગ વિશે વધુ માહિતી મેળવવા ઇચ્છતા હો, તો કૃપા કરીને નીચેના ફોર્મનો ઉપયોગ કરો. તમને સહાય કરવામાં અમને આનંદ થશે.

નીચેનું કોષ્ટક તમને અમારા ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિકેટરોની અંદાજિત પ્રક્રિયા ક્ષમતાનો ખ્યાલ આપે છે:

સાહિત્ય / સંદર્ભો

• Nico Böhmer, Andreas Dautel, Thomas Eisele, Lutz Fischer (2012): Recombinant expression, purification and characterisation of the native glutamate racemase from Lactobacillus plantarum NC8. Protein Expr Purif. 2013 Mar;88(1):54-60.
• Brandy Verhalen, Stefan Ernst, Michael Börsch, Stephan Wilkens (2012): Dynamic Ligand-induced Conformational Rearrangements in P-glycoprotein as Probed by Fluorescence Resonance Energy Transfer Spectroscopy. J Biol Chem. 2012 Jan 6;287(2): 1112-27.
• Claudia Lindemann, Nataliya Lupilova, Alexandra Müller, Bettina Warscheid, Helmut E. Meyer, Katja Kuhlmann, Martin Eisenacher, Lars I. Leichert (2013): Redox Proteomics Uncovers Peroxynitrite-Sensitive Proteins that Help Escherichia coli to Overcome Nitrosative Stress. J Biol Chem. 2013 Jul 5; 288(27): 19698–19714.
• Elahe Motevaseli, Mahdieh Shirzad, Seyed Mohammad Akrami, Azam-Sadat Mousavi, Akbar Mirsalehian, Mohammad Hossein Modarressi (2013): Normal and tumour cervical cells respond differently to vaginal lactobacilli, independent of pH and lactate. ed Microbiol. 2013 Jul; 62(Pt 7):1065-1072.