שליטה במשימות מעבדה באמצעות הומוגנייזר אולטרסוני
סוניקטורים הם כלי מעבדה חיוניים המשמשים למגוון רחב של יישומים, כגון הומוגניזציה וערבוב, מיצוי, פיזור, תחלוב, המסה, פירוק תאים, קיטוע DNA ותגובות סונוכימיות. בדרך כלל, סוניקטורים מסוג גשוש משמשים לביצוע משימות נפוצות אלה בעבודה היומיומית במעבדה. עבור דגימות מעבדה שבהן זיהום צולב או אובדן דגימה הם גורמים מגבילים, הסוניקטורים ללא מגע של Hielscher הם הפתרון המועדף להכנת דגימות באמצעות אולטרסאונד.
סוניקטורים מסוג גשוש וסוניקטורים ללא מגע
סוניקטור מסוג גשוש מחיל על התווך גלי אולטרסאונד עוצמתיים – הממוקדים בקצה הסונוטרודה או הגשוש. שימוש בכלי פתוח או סגור מאפשר טיפול אולטרסוני פשוט אך אמין בתווכים נוזליים. הרכבת הסונוטרודה בתא זרימה מאפשרת סוניקציה רציפה של זרם נוזל. תצורת זרימה כזו היא דרך מתקדמת לעיבוד אולטרסוני של נפחים גדולים יותר או של נוזלים ומשחות צמיגים.
באמצעות סוניקטורים ללא מגע כגון VialTweeter, הסוניקטור לצלחות מרובות באריות UIP400MTP, ה-CupHorn וכור הזרימה GDmini2, ניתן לעבד דגימות בתנאים ללא נגיעה / ללא מגע – וכך להימנע מזיהום צולב ומאובדן דגימה. יתרון נוסף של הסוניקטורים ללא מגע של Hielscher הוא היכולת להכין דגימות בתפוקה גבוהה.

סוניקציה היא פעולה של החלת אולטרסאונד רב־עוצמה באמצעות גשוש אולטרסוני כדי להניע חלקיקים בדגימה ולתפעל אותם. מכשירי אולטרסאונד נמצאים בשימוש נרחב במחקר אקדמי, במעבדות אנליטיות ופורנזיות, במתקנים קליניים ובאתרי ייצור, שבהם סוניקציה משמשת להומוגניזציה ולערבוב של תרחיפי נוזל–נוזל או נוזל–מוצק, למיצוי חומרים פעילים ביולוגית ותרכובות תאיות, לפירוק תאים, חיידקים ורקמות, להמסת אבקות, לניתוק ביופילמים או לייזום תגובות כימיות.
מכיוון שתחום היישום של סוניקטורים רחב כל כך, הם מכונים לעיתים קרובות בשמות הקשורים למשימה הספציפית שלהם. לכן ניתן למצוא מכשירי אולטרסאונד תחת מונחים שונים, כגון:
- הומוגנייזר אולטרסוני:
הומוגנייזרים אולטרסוניים משמשים לערבוב ולשילוב של שתי פאזות או יותר לתרחיף אחיד. כחלופה עוצמתית להומוגנייזרים בלחץ גבוה, למערבלי להבים ולמיקרופלואידייזרים, סוניקטורים מסוג גשוש מצטיינים ביכולתם יוצאת הדופן לייצר ננו־דיספרסיות וננו־אמולסיות. - מפזר אולטרסוני:
מפזרים אולטרסוניים משתמשים בגלי קול בתדר גבוה כדי לפרק חלקיקים לחלקיקים קטנים יותר ולפזר אותם באופן אחיד בתוך נוזל. תהליך זה שימושי במיוחד ליצירת תרחיפים יציבים של חלקיקים מוצקים בנוזלים, כגון פיזור פיגמנטים בדיו או חלקיקים בתרחיפים סמיכים. - מתחלב אולטרסוני:
מתחלבים אולטרסוניים משתמשים בגלים אולטרסוניים ליצירת אמולסיות עדינות באמצעות ערבוב של שני נוזלים שאינם מתערבבים זה בזה, כגון שמן ומים. גלי הקול בעוצמה הגבוהה יוצרים בועות קוויטציה שקורסות פנימה, ויוצרים כוחות גזירה עזים המפרקים את הטיפות ליצירת אמולסיות בגודל ננומטרי והופכים אותן ליציבות ואחידות. - מרסק תאים אולטרסוני:
מכשירים אלה, הידועים גם כמפרקי תאים אולטרסוניים או כמכשירי ליזיס אולטרסוניים, משתמשים באנרגיה אולטרסונית כדי לפרוץ את קרומי התאים ולשחרר את התכולה התוך־תאית. תהליך זה חיוני ביישומים ביולוגיים וביוכימיים למיצוי חלבונים, DNA ורכיבים תאיים אחרים. - מכשיר מיצוי אולטרסוני:
מכשירי מיצוי אולטרסוניים מחילים גלים אולטרסוניים לפירוק חומר צמחי, וכך משפרים את המיצוי של תרכובות פעילות ביולוגית, כגון שמנים אתריים, פלבונואידים או פיטוכימיקלים אחרים. השפעת הקוויטציה משפרת את חדירת הממס ואת מעבר המסה, וכתוצאה מכך המיצוי יעיל יותר. - מכשיר המסה אולטרסוני:
ממיסים אולטרסוניים משתמשים באנרגיה אולטרסונית כדי להמיס מוצקים בנוזלים במהירות וביעילות. הדבר שימושי להכנת תמיסות או תרחיפים שבהם יש לפזר את החומר המומס באופן אחיד ומהיר, למשל בתכשירים פרמצבטיים או בפורמולציות כימיות. - מערבל אולטרסוני:
מערבלים אולטרסוניים משתמשים בגלי אולטרסאונד בעוצמה גבוהה לערבוב נוזלים ותרחיפים סמיכים, תוך הבטחת הרכב אחיד. תהליך ערבוב זה מתאים לטווח רחב של צמיגויות ויעיל במיוחד להומוגניזציה של מוצרים שקשה לערבב בשיטות מקובלות, כגון עיסות צמנט או תערובות אב בעלות תכולת מוצקים גבוהה. - בוחש אולטרסוני:
בוחשים אולטרסוניים משתמשים באנרגיה אולטרסונית לבחישה או להנעת נוזלים, וכך מקדמים ערבוב אחיד ומונעים שקיעה. שיטה זו מועילה בתעשיות שונות לשמירה על אחידות בתמיסות, בתרחיפים או בדיספרסיות לאורך זמן.
סוניקציה של פלטות מרובות באריות וצלחות פטרי
פלטות מרובות באריות וצלחות פטרי הן כלי מעבדה נפוצים. פלטות מרובות באריות, המכונות גם מיקרופלטות או פלטות מיקרו־באריות, הן פלטות שטוחות בעלות מספר רב של "באריות" המשמשות כמבחנות קטנות. הן זמינות בתצורות שונות, בדרך כלל עם 6, 12, 24, 48, 96, 384 או 1536 באריות, ומאפשרות סריקה ובדיקות בתפוקה גבוהה.
צלחות פטרי, לעומת זאת, הן צלחות רדודות וגליליות בעלות מכסה, העשויות בדרך כלל מזכוכית או מפלסטיק. הן מספקות משטח שטוח לגידול מיקרואורגניזמים.
התכנון הייחודי של שני סוגי כלי הדגימה מציב אתגרים כאשר יש לבצע סוניקציה כשלב עיבוד. באמצעות סוניקטור הפלטות UIP400MTP, חברת Hielscher מציעה סוניקטור רב־עוצמה המתאים לכל פלטה סטנדרטית מרובת באריות, מיקרופלטה או צלחת פטרי.
למידע נוסף על UIP400MTP כסוניקטור רב־עוצמה להכנת דגימות בפלטות בעלות 96 באריות ובצלחות פטרי!
הטבלה שלהלן מספקת סקירה של הסוניקטורים שלנו מסוג גשוש ושל הסוניקטורים שלנו ללא מגע ליישומי מעבדה נפוצים:
| מכשירים מומלצים | נפח אצווה | ספיקת זרימה |
|---|---|---|
| סוניקטור UIP400MTP לפלטות בעלות 96 באריות | פלטות מרובות באריות / פלטות מיקרוטיטר | n.a. |
| CupHorn אולטרסוני | CupHorn לבקבוקונים או לכוס כימית | n.a. |
| GDmini2 | מיקרו־ריאקטור זרימה אולטרסוני | n.a. |
| VialTweeter | 0.5 עד 1.5mL | n.a. |
| UP100H | 1 עד 500mL | 10 עד 200mL/min |
| UP200Ht, UP200St | 10 עד 1000mL | 20 עד 200mL/min |
| UP400St | 10 עד 2000mL | 20 עד 400mL/min |
| UIP500hdT | 100 עד 5000mL | 0.1 עד 4L/min |
| מנער נפות אולטרסוני | n.a. | n.a. |
צרו איתנו קשר! / שאלו אותנו!
שאלות נפוצות
כיצד משתמשים בסוניקטור מעבדתי?
סוניקטור מעבדתי הוא מכשיר המשמש להפעלת אנרגיה אולטרסונית להנעת חלקיקים בדגימה, לעיתים קרובות לצורך הומוגניזציה, תחלוב, פיזור ננו־חלקיקים או פירוק תאים. כדי להשתמש בסוניקטור מעבדתי, יש להכין תחילה את הדגימה בכלי מתאים. אם משתמשים בסוניקטור מסוג גשוש, יש לטבול את הגשוש בדגימה ולוודא שאינו נוגע בדפנות הכלי או בתחתיתו. יש להתאים את הגדרות הסוניקטור, כגון המשרעת, תדירות הפולסים ומשך הפעולה, לדרישות הספציפיות של היישום. בסוניקטור ללא מגע, יש להניח את כלי הדגימה במחזיק בהתאם להוראות שבמדריך, כך שגלי האולטרסאונד יועברו באופן מיטבי. יש להפעיל את הסוניקטור ולנטר את התהליך, תוך התאמת הפרמטרים לפי הצורך להשגת האפקט הרצוי. יש להשתמש תמיד בציוד מגן מתאים, כגון אמצעים להגנת השמיעה.
מהם היישומים של סוניקטורים במעבדות?
לסוניקציה יישומים רבים במעבדות בתחומים שונים. היא משמשת בדרך כלל לפירוק תאים ולליזיס, המאפשרים מיצוי של רכיבים תוך־תאיים כגון DNA, RNA וחלבונים. היא משמשת גם להכנת תחליבים ודיספרסיות, ומשפרת את הערבוב של נוזלים שאינם מתערבבים זה בזה או את פיזורם של ננו־חלקיקים בתוך תווך. מכשירי סוניקציה מועילים בסינתזה של ננו־חלקיקים, ומסייעים בהקטנת גודל החלקיקים ובמניעת אגלומרציה. נוסף על כך, סוניקציה משמשת לסילוק גזים מנוזלים, ומסירה גזים מומסים העלולים להפריע לטכניקות אנליטיות מסוימות.
קראו עוד על האופן שבו סוניקציה יכולה לשפר את הליזיס של התאים שלכם באמצעות ליזוזים!
מה ההבדל בין מכשיר סוניקציה מסוג גשושית לבין אמבט אולטרסוני?
ההבדל העיקרי בין מכשיר סוניקציה מסוג גשושית לבין אמבט אולטרסוני טמון בתכנון שלהם ובאופן השימוש בהם. מכשיר סוניקציה מסוג גשושית משתמש בגשושית טיטניום שבאה במגע ישיר עם הדגימה ומעבירה אנרגיה אולטרסונית עזה לאזור ממוקד. הפעלה ישירה זו אידיאלית לנפחים קטנים עד גדולים ומספקת שליטה מדויקת בתהליך הסוניקציה. לעומת זאת, אמבט אולטרסוני מעביר גלים אולטרסוניים דרך תווך נוזלי שבו מונח מכל הדגימה. סוניקציה עקיפה זו חלשה ואינה אחידה, ולכן משמשת בדרך כלל לניקוי או לסילוק גזים.
ניתן לבצע סוניקציה עקיפה בתנאים של עוצמה גבוהה ואחידות באמצעות מכשירי סוניקציה ללא מגע כגון VialTweeter, מכשיר הסוניקציה לפלטות מרובות באריות UIP400MTP או ריאקטור הזרימה GDmini2. מכשירי סוניקציה אלה, בעלי הספק גבוה ותפוקה גבוהה, מאפשרים סוניקציה של דגימות בבקרה מדויקת, ולכן מתאימים למחקר ולאבחון.
מהם יישומי הסוניקציה ב־HPLC?
הכנת דגימות באמצעות אולטרסאונד משפרת אנליזה ב־HPLC באמצעות שימוש בקוויטציה אקוסטית לפירוק מטריצות הדגימה ולהאצת מעבר האנליטים אל ממס המיצוי. טכניקה זו משפרת את יעילות המיצוי, מגדילה את שיעור ההשבה של האנליטים ומקצרת את זמן הכנת הדגימה, ובכך מאפשרת אנליזה כרומטוגרפית רגישה יותר ובעלת הדירות גבוהה יותר. קראו עוד על הכנת דגימות באמצעות אולטרסאונד ל־HPLC!
בכרומטוגרפיה נוזלית בביצועים גבוהים (HPLC), סוניקציה מאפשרת שינוי ופונקציונליזציה של ננו־חלקיקים, כגון מיקרוספרות של סיליקה או זירקוניה. סוניקציה היא שיטה יעילה ביותר לסינתזה של חלקיקי סיליקה במבנה ליבה–מעטפת, המועילים במיוחד לעמודות HPLC. קראו עוד!
נוסף על כך, סוניקציה משמשת להכנת דגימות. היא מבטיחה ערבוב והמסה יסודיים של אנליטים וריאגנטים, החיוניים לקבלת תוצאות כרומטוגרפיות מדויקות והדירות. סוניקציה מסייעת בסילוק גזים מממסים, ומסירה גזים מומסים העלולים ליצור בועות ולהפריע לזרימה ולגילוי במערכות HPLC. נוסף על כך, סוניקציה משמשת לניקוי רכיבי HPLC, כגון עמודות וחלקי מזרק, ומבטיחה הסרה יעילה של כל מזהם או שארית.
כיצד משתמשים במכשיר סוניקציה בביוטכנולוגיה ובמדעי החיים?
בביוטכנולוגיה ובמדעי החיים, מכשירי סוניקציה הם כלים חיוניים למגוון יישומים. הם משמשים בהיקף נרחב לליזיס של תאים ולמיצוי חומרים תוך־תאיים, החיוניים למחקרים בביולוגיה מולקולרית העוסקים בחומצות גרעין ובחלבונים. סוניקציה משמשת לפרגמנטציה של DNA, RNA וכרומטין לצורך ריצוף ואנליזות גנטיות אחרות, ומאפשרת לחקור חומר גנטי ברמת פירוט גבוהה יותר. כמו כן, מכשירי סוניקציה משמשים להכנת ליפוזומים ומערכות אחרות להובלת תרופות המבוססות על ננו־חלקיקים, ומשפרים את היעילות ואת ההכוונה למטרה של חומרים טיפוליים.
מכשיר הסוניקציה לפלטות מרובות באריות UIP400MTP משמש למזעור מבחנים ולשילוב באוטומציה מעבדתית – ומאפשר תהליכי עבודה חלקים בתפוקה גבוהה. קראו עוד על מכשיר הסוניקציה למיקרופלטות UIP400MTP לתהליכי עבודה בתפוקה גבוהה (HT)!
ספרות / מקורות
- 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


