התפוררות קולית של תאים
אולטרה-סוניקציה היא אמצעי יעיל לפירוק מבני תאים. לכן, סוניקטורים נמצאים בשימוש נרחב במעבדות כדי לשבור תאים פתוחים, לחלץ מולקולות תוך תאיות, חלבונים ואברונים למחקר וניתוח. בקנה מידה תעשייתי, התפוררות קולית וליזה משמשת לבידוד מולקולות ממפעלי תאים או לקידום העיכול של ביומסה.
מהי התפוררות קולית?
התפוררות על-קולית, הידועה גם בשם הומוגניזציה על-קולית, היא תהליך המשתמש בגלי אולטרסאונד בעוצמה גבוהה ובתדר נמוך כדי לפרק את דפנות התא ולשבש מבנים מולקולריים בתווך נוזלי. טכניקה זו נפוצה ביישומים מדעיים ותעשייתיים שונים למספר מטרות:
הפרעה לתאים: התפוררות על-קולית נמצאת בשימוש נרחב בביולוגיה של התא ובביולוגיה מולקולרית כדי לשבש את קרום התא, לשחרר תוכן תאי כגון חלבונים, חומצות גרעין ואברונים. זה שימושי לחילוץ רכיבים תוך תאיים לאנליזה או לשכיבת תאים במיקרוביולוגיה ובתהליכים ביוטכנולוגיים.
- הומוגניזציה: זה עוזר בערבוב אחיד של רכיבים בדגימה, במיוחד כאשר מתמודדים עם נוזלים בלתי ניתנים לערבוב או כאשר מנסים להשיג תערובת עקבית של חומרים.
- מיצוי חלבונים: בביולוגיה, פרוטאומיקה מדעי החיים, ניתוח חלבונים הוא משימה נפוצה מאוד. לפני שניתן יהיה לנתח חלבונים במבחנים, יש לחלץ אותם מפנים התא ולבודד אותם. סוניקטורים הם השיטה הנפוצה ביותר למיצוי חלבונים.
- פיצול DNA: דנ"א ורנ"א הם סוגים שונים של חומצות גרעין המאחסנות ומקודדות מידע גנטי בתאים. כאשר דנ"א ורנ"א מנותחים, הגדילים הארוכים חייבים לפעמים להיות מקוטעים, תהליך שניתן לבצע באופן אמין ויעיל על ידי סוניקציה.
- הכנת המדגם: במחקר וניתוח, הכנת מדגם היא הליך נפוץ לפני טכניקות אנליטיות שונות. התפוררות קולית יכולה לעזור להמיס או לפזר דגימות, מה שעשוי לשפר את הדיוק ואת יכולת השחזור של ניתוחים.
סוניק מסוג בדיקה UP200St להתפוררות תאים, שיבוש תאים וחילוץ
היתרונות של התפוררות קולית
מדוע להשתמש בסוניקטור מסוג בדיקה להתפוררות, שיבוש תאים ומיצוי מולקולות וחלבונים תוך תאיים? סוניקטור או מפרק קולי מציע יתרונות רבים שהופכים את הסוניקציה לטכנולוגיה העדיפה בהשוואה לשיטות התפוררות אחרות כגון הומוגניזציה בלחץ גבוה, כרסום כדורי או מיקרופלואידזציה.
- לא תרמי: התפוררות קולית היא שיטה לא תרמית, כלומר היא אינה מסתמכת על חום כדי לפרק חומרים. זה יתרון עבור יישומים שבהם טמפרטורות גבוהות עלולות לפגוע בדגימות רגישות לחום.
- מדויק ומבוקר: ניתן לשלוט בתהליך בדיוק גבוה, המאפשר הפרעה ספציפית, ערבוב או הפחתת גודל חלקיקים.
- מהיר ויעיל: אולטרה-סוניקציה היא בדרך כלל שיטה מהירה ויעילה, מה שהופך אותה מתאימה ליישומים בעלי תפוקה גבוהה.
- שימוש מופחת בכימיקלים: במקרים רבים, התפוררות קולית יכולה להפחית את הצורך בכימיקלים קשים או בממסים אורגניים, שיכולים להיות ידידותיים לסביבה ולהפחית את הסיכון לזיהום כימי.
- ללא אמצעי כרסום, ללא חריריים: טכניקות התפוררות חלופיות, כגון כרסום כדורי/חרוזים או הומוגנייזרים בלחץ גבוה, מגיעות עם חסרונות. כרסום כדורי/חרוז מחייב שימוש במצעי כרסום (חרוזים או פנינים), אותם יש להפריד ולנקות בעמל רב. הומוגנייזרים בלחץ גבוה יש חרירים נוטים לסתימה. לעומת זאת, הומוגנייזרים קוליים קלים לשימוש, אמינים מאוד וחזקים, דורשים מעט מאוד תחזוקה.
- צדדיות: ניתן ליישם אותו על מגוון רחב של חומרים, כולל חיידקים, תאי צמחים, רקמות יונקים, אצות, פטריות ועוד, מה שהופך אותו לטכניקה מגוונת בתחומים שונים.
מדרגיות: ניתן להרחיב את הטכניקה העל-קולית לתהליכים תעשייתיים, מה שהופך אותה למתאימה הן ליישומי מעבדה והן ליישומי ייצור בקנה מידה גדול.
עקרון העבודה של התפוררות קולית ושיבוש תאים
Ultrasonication יוצר לסירוגין גלים בלחץ גבוה ולחץ נמוך בנוזל החשוף. במהלך מחזור הלחץ הנמוך, הגלים העל-קוליים יוצרים בועות ואקום קטנות בנוזל שקורסות באלימות במהלך מחזור לחץ גבוה. תופעה זו נקראת קוויטציה. קריסת בועת הקוויטציה גורמת לכוחות גזירה הידרודינמיים חזקים הגורמים תחילה לסונופורציה ולאחר מכן לשיבוש יעיל של מבני התא. מולקולות ואברונים תוך תאיים משתחררים לחלוטין לתוך הממס.
התפוררות קולית של מבני תאים
כוחות הגזירה יכולים לפרק חומר סיבי צלולוסי לחלקיקים זעירים ולשבור את דפנות מבנה התא. זה משחרר יותר מהחומר התוך-תאי, כגון עמילן או סוכר לתוך הנוזל. בנוסף לכך, חומר דופן התא נשבר לפסולת קטנה.
אפקט זה יכול לשמש לתסיסה, עיכול ותהליכי המרה אחרים של חומר אורגני. לאחר טחינה וטחינה, אולטרה-סוניקציה הופכת יותר מהחומר התוך-תאי, כגון עמילן, כמו גם את פסולת דופן התא, לזמינה לאנזימים הממירים עמילן לסוכרים. זה גם מגדיל את שטח הפנים החשוף לאנזימים במהלך הנזלה או סכריפיקציה. זה בדרך כלל מגביר את המהירות ואת התפוקה של תסיסה שמרים ותהליכי המרה אחרים, למשל כדי להגביר את ייצור האתנול מביומסה.
השתמש בהתפוררות קולית – אמין ויעיל בכל קנה מידה
Hielscher sonicators זמינים עם דירוגי כוח שונים ויכולות עיבוד. בין אם אתה רוצה סוניק דגימות ביולוגיות קטנות מ כמה microlitres לכמה ליטרים או צריך לעבד תאים גדולים או זרמי ביומסה לייצור, Hielscher Ultrasonics יציע לך את dismembrator קולי המתאים ביותר עבור היישום הביולוגי שלך.
- סולם מעבדה עבור 1 מ"ל עד כ. 5L למשל. UP400St עם סונוטרודה בקוטר 22 מ"מ
- סולם עליון של ספסל בערך 0.1 עד 20 ליטר / דקה, למשל. UIP1000hdT עם סונוטרודה 34 מ"מ ותא זרימה
- היקף ייצור החל מ-20 ליטר/דקה, למשל. UIP4000hdT או UIP16000hdT
הטבלה הבאה נותנת לך אינדיקציה לגבי יכולת העיבוד המשוערת של האולטרסאונד בגודל מעבדה שלנו:
| מכשירים מומלצים | נפח אצווה | קצב זרימה |
|---|---|---|
| UIP400MTP סוניק צלחת 96 בארות | צלחות מרובות באר / מיקרוטיטר | נ.א. |
| כוסית אולטראסונית | CupHorn עבור בקבוקונים או | נ.א. |
| GDmini2 | כור מיקרו-זרימה על-קולי | נ.א. |
| VialTweeter | 00.5 עד 1.5 מ"ל | נ.א. |
| UP100H | 1 עד 500 מ"ל | 10 עד 200 מ"ל/דקה |
| UP200Ht, UP200ST | 10 עד 1000 מ"ל | 20 עד 200 מ"ל/דקה |
| UP400ST | 10 עד 2000 מ"ל | 20 עד 400 מ"ל/דקה |
| שייקר מסננת אולטראסוני | נ.א. | נ.א. |
אנא השתמש בטופס שלהלן, אם ברצונך לקבל מידע נוסף לגבי השימוש במכשירים קוליים לצורך התפוררות תאים. נשמח לעמוד לרשותכם.
צרו קשר! / שאל אותנו!
הטבלה הבאה נותנת לך אינדיקציה ליכולת העיבוד המשוערת של האולטרסאונד התעשייתי שלנו:
| נפח אצווה | קצב זרימה | מכשירים מומלצים |
|---|---|---|
| 200 מ"ל עד 5 ליטר | 00.05 עד 1L/דקה | UIP500hdT |
| 1 עד 10 ליטר | 00.1 עד 2L/דקה | UIP1000hdT |
| 5 עד 20 ליטר | 00.2 עד 4L/דקה | UIP2000hdT |
| 10 עד 100 ליטר | 2 עד 10 ליטר/דקה | UIP4000hdT |
| 15 עד 150 ליטר | 3 עד 15 ליטר/דקה | UIP6000hdT | נ.א. | 10 עד 100 ליטר/דקה | UIP16000 |
| נ.א. | גדול | אשכול של UIP16000 |
UP400ST הומוגנייזר קולי למסיסות תאים, ליזה ומיצוי חלבונים
ספרות / מקורות
- 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.
כוסית אולטראסונית עבור סוניקציה אינטנסיבית של צינורות סגורים בקבוקונים עבור הומוגניזציה סטרילית של דגימות.
Hielscher Ultrasonics מייצרת הומוגנייזרים קוליים בעלי ביצועים גבוהים מ המעבדה ל גודל תעשייתי.