הומוגנייזרים אולטרסוניים לרקמות

• סוניקציה היא שיטה בטוחה ויעילה להומוגניזציה של רקמות.
• יישומים אולטרסוניים כוללים הכנת רקמות ותרחיפים, מיצוי חלבונים, DNA/ RNA ותרכובות פעילות, וכן הפעלה / השבתה של אנזימים ושמרים.
• השליטה המדויקת בהומוגנייזרים אולטרסוניים מסוג גשושית מאפשרת הכנה אמינה של דגימות רקמה.

הומוגניזציה של רקמות באמצעות גשושיות אולטרסוניות

הומוגניזציה של רקמות היא תהליך להכנת דגימות, שבו מכינים תאים של בעלי חיים וצמחים או מיקרואורגניזמים לפני מיצוי חומר תוך-תאי כגון חלבונים, DNA או RNA. יש לקרוע את קרום התא כדי לשחרר את תוכן התא. לאחר שבירת דופן התא, המקרומולקולות התוך-תאיות צפות בתמיסת הבופר, כך שאברונים, חלבונים ו-DNA/ RNA נעשים זמינים. הומוגנייזרים אולטרסוניים לרקמות ומכשירים אולטרסוניים לפירוק תאים הם כלים יעילים מאוד לפירוק תאים, לליזיס ולמיצוי.

הומוגנייזרים אולטרסוניים לרקמות לעומת שיטות ליזיס חלופיות

ייתכן שאתם שואלים את עצמכם איזו שיטה לפירוק תאים ואיזה ציוד להומוגניזציה של רקמות הם האפשרות הטובה ביותר למעבדה שלכם. להלן כמה נימוקים התומכים בליזיס ובהומוגניזציה של רקמות באמצעות אולטרסאונד, שכן לסוניקציה יש כמה יתרונות על פני שיטות הומוגניזציה חלופיות:

• יעילות: הומוגניזציה אולטרסונית היא שיטה מהירה ויעילה לפירוק רקמות ותאים. הומוגנייזרים אולטרסוניים לרקמות פועלים על פי עקרון הקוויטציה האקוסטית. שיטה זו יעילה מאוד ויכולה לפרק תאים בתוך שניות ספורות. מכיוון שניתן לכוונן את רמת העוצמה ממתונה לגבוהה, סוניקציה יעילה במיוחד לרקמות קשות או סיביות שקשה לבצע בהן הומוגניזציה בשיטות אחרות.



• מניעת זיהום צולב: Hielscher מציעה הומוגנייזרים אולטרסוניים עוצמתיים לרקמות, המכינים את הדגימה באמצעות טיפול בסוניקציה עקיפה. באמצעות UIP400MTP (אידיאלי לפלטות מיקרוטיטר ולפלטות מרובות באריות), וכן VialTweeter ו-CupHorn (אידיאליים לבקבוקונים, למבחנות ולכוסות כימיות), Hielscher מציעה ציוד אולטרסוני לפירוק תאים לצורך הומוגניזציה ללא מגע, המפחיתה את הסיכון לזיהום צולב בין דגימות. הוא גם ממזער את הסיכון להחדרת מזהמים ממשטחי טחינה או מציוד הומוגניזציה אחר.
• גמישות: ניתן להשתמש בהומוגניזציה אולטרסונית למגוון גדלים ונפחים של דגימות, מנפחים קטנים ועד דגימות רקמה גדולות. נוסף על כך, הומוגניזציה אולטרסונית מתאימה גם למגוון רחב של סוגי דגימות, ובהם רקמות צמחיות, רקמות של בעלי חיים ותרביות מיקרוביאליות. ניתן לכוונן את עוצמת הסוניקציה ואת משכה כדי למטב את מידת הפירוק עבור סוגי רקמות שונים.
• הדירות: הומוגניזציה אולטרסונית מספקת תוצאות עקביות ומאפשרת שליטה מדויקת בפרמטרים של ההומוגניזציה, כגון הספק המוצא וזמן הסוניקציה. הדבר מסייע להבטיח את ההדירות והדיוק של נתוני הניסוי.
• שימור ביומולקולות: סוניקציה באמצעות גשושית היא טיפול שאינו תרמי. פירוש הדבר שהשפעתה אינה מבוססת על חום. עם זאת, כל טיפול מכני מייצר חום בהתאם לחוק השני של התרמודינמיקה. משמעות הדבר היא שהדגימה מתחממת ככל שזמן הסוניקציה מתארך. מכשירי הסוניקציה המתקדמים של Hielscher מצוידים בחיישני טמפרטורה ובתוכנה חכמה לניטור טמפרטורה. אפשרויות קירור מתוחכמות מאפשרות למנוע פירוק עקב חום ומסייעות לשמר את פעילותן של ביומולקולות רגישות לחום, כגון אנזימים וחלבונים.
• חיסכון בזמן: היעילות הגבוהה של סוניקציה באמצעות גשושית מאפשרת הומוגניזציה מהירה של רקמות, החוסכת זמן בהשוואה לשיטות אחרות המחייבות טיפול פיזי נרחב יותר ברקמה.

הומוגניזציה אולטרסונית של רקמות מציעה כמה יתרונות על פני שיטות הומוגניזציה חלופיות. לכן הומוגנייזרים אולטרסוניים לרקמות הם הטכניקה המועדפת לפירוק תאים במגוון יישומים מחקריים ותעשייתיים.

דוגמה לפרוטוקול להומוגניזציה של רקמות באמצעות גשושית אולטרסונית:

מכשירים אולטרסוניים מקלים על הומוגניזציה של רקמות הודות להפעלה פשוטה ולהליך הומוגניזציה מהיר. בה בעת, ניתן לשלוט בפרמטרים של התהליך האולטרסוני ולנטר אותם במדויק, כך שהתוצאות אמינות וניתנות לשחזור.
 
חומרים:

• דגימת רקמה (למשל כבד, מוח, שריר)
• תמיסת בופר (למשל PBS, Tris-HCl)
• תערובת מעכבי פרוטאזות
• הומוגנייזר אולטרסוני (מסוג גשושית)
• קרח
• מבחנות מיקרוצנטריפוגה
• פיפטות

פרוטוקול להומוגניזציה אולטרסונית של רקמות:

הערה: ייתכן שיהיה צורך למטב את משך הסוניקציה ואת עוצמתה בהתאם לסוג הרקמה, לגילה ולמצבה הבריאותי, וכן ליישומים הספציפיים בהמשך התהליך. חשוב גם לבחור בקפידה את תמיסת הבופר, מעכבי הפרוטאזות והתוספים האחרים כדי למטב את התפוקה ואת איכות ההומוגנט.

היתרונות העיקריים של הומוגנייזרים אולטרסוניים לרקמות מתוצרת Hielscher

• טחינה, הומוגניזציה, ליזיס ופירוק תאים, או מיצוי, במהירות וביעילות באמצעות קוויטציה אולטרסונית עוצמתית
• שימוש והפעלה קלים ואינטואיטיביים (בחרו בגרסה האנלוגית או הדיגיטלית)
• ניקוי קל של משטחים הבאים במגע עם המוצר באמצעות שטיפת הסונוטרודה תוך כדי סוניקציה (CIP ניקוי במקום/ SIP עיקור במקום)
• תא מיגון אקוסטי (תא המיגון האקוסטי למכשירי המעבדה עשוי כולו מזכוכית אקרילית כדי לאפשר ראות מלאה מכל זווית)
• שליטה מלאה בפרמטרים של התהליך באמצעות צג מגע דיגיטלי במכשיר (במכשירים אולטרסוניים דיגיטליים) או מד הספק (במכשירים אנלוגיים)
• בקרת טמפרטורה משולבת (חשובה לדגימות רקמה רגישות לחום ובלתי יציבות)
• ניתן להגדיר בנפרד הפסקות במהלך ההומוגניזציה ולקבוע אותן מראש בתפריט הדיגיטלי
• כל המכשירים הדיגיטליים מצוידים ברישום נתונים אוטומטי (בכרטיס משולב SD/USB-ComboCard), בחיישן טמפרטורה הניתן לחיבור ובשליטה מרחוק באמצעות דפדפן.
• טיפול במספר דגימות באמצעות VialTweeter, CupHorn או באמצעות סונוטרודות בעלות 4 או 8 אצבעות (למשל לשילוב בתהליכים של רובוטים מעבדתיים)
• ליישומים בקנה מידה קטן ובקנה מידה גדול

הטבלה שלהלן מציגה את כושר העיבוד המשוער של ההומוגנייזרים האולטרסוניים שלנו לרקמות לצורך פירוק תאים, ליזיס ומיצוי:

מצאו את ההומוגנייזר האולטרסוני לרקמות המתאים ביותר ליישום שלכם

ההומוגנייזרים האולטרסוניים לרקמות של Hielscher זמינים בטווח הספק אולטרסוני שבין 50W ל-16,000W (16kW).
עובדי מעבדה מרוצים מההפעלה הפשוטה והאינטואיטיבית של ההומוגנייזרים האולטרסוניים המעבדתיים של Hielscher. בהתאם לדרישות הספציפיות, מכשירי Hielscher מגיעים עם בקרה דיגיטלית או אנלוגית.

1. VialTweeter הוא הומוגנייזר אולטרסוני רב-עוצמה המאפשר סוניקציה בו-זמנית של עד 10 בקבוקונים או מבחנות באותה עוצמה. הודות לסוניקציה העקיפה, נמנעים לחלוטין זיהום צולב ואובדן דגימה. השימוש בבקבוקונים חד-פעמיים מצמצם את הניקוי והחיטוי למינימום. סונוטרודת הבלוק ניתנת לעיקור באוטוקלב.
2. מכשיר UIP400MTP Plate-Sonicator אידיאלי לעבודה עם צלחות מיקרוטיטר וצלחות מרובות בארות, כגון צלחות בעלות 96 בארות. פשוט הניחו את הצלחת מרובת הבארות או את צלחת הפטרי שלכם בתוך UIP400MTP, וכל הדגימות יעברו סוניקציה אחידה. עם מכשיר UIP400MTP Plate-Sonicator, עיבוד דגימות בתפוקה גבוהה נעשה פשוט ויעיל!
3. במגוון המכשירים האולטרסוניים המעבדתיים בעלי הגשוש, ניתן לבחור הומוגנייזרים בהספק של 50 ואט, 100 ואט, 200 ואט ו-400 ואט.
   UP50H (50W)
   UP100H (100W)
   UP200Ht / UP200St (200W)
   UP400St (400W)

יישומים ושימושים של הומוגנייזרים אולטרסוניים לרקמות

הומוגנייזרים אולטרסוניים משמשים בדרך כלל לטחינת רקמות, לפירוק תאים ולליזיס ולהומוגניזציה של דגימות ביולוגיות לפני מיצוי חומר תוך-תאי בקנה מידה מולקולרי. באמצעות סוניקציה מבוקרת של הדגימות, ניתן לבצע את כל השלבים, מליזיס ועד מיצוי והומוגניזציה, באמצעות אותו מכשיר אולטרסוני לפירוק תאים.
היתרון הגדול של הומוגנייזרים אולטרסוניים טמון בקלות ההתאמה של ההספק המושקע ושל עוצמת הסוניקציה. המכשירים האולטרסוניים לפירוק תאים (מכשירי ליזיס) של Hielscher מאפשרים לשלוט בעוצמת הסוניקציה באמצעות התאמת המשרעת מ-20% עד 100%.
כחלופה להפעלה רציפה, ניתן להגדיר את ההומוגנייזר האולטרסוני למצב מחזורי, למשל לצורך סוניקציה של רקמה רגישה לחום. סוניקציה במצב פולסים פירושה שהמכשיר האולטרסוני מפיק גלים אולטרסוניים בעוצמה גבוהה במחזורים תקופתיים. המשתמש יכול להגדיר בנפרד את משך הסוניקציה ואת זמן המנוחה.
בעת סוניקציה בפולסים, במהלך פרק המנוחה, החומר שעובר סוניקציה יכול לחזור למצב המנוחה שלו והדגימה יכולה להתקרר (תוך ניצול זמן המנוחה לפיזור חום). כך ניתן לקבוע במדויק את עוצמת העיבוד בהתאם לרקמה, וההתחממות הבלתי רצויה של הדגימה מצטמצמת.
הומוגנייזרים אולטרסוניים לרקמות הם עמידים וידידותיים למשתמש, ומפיקים תוצאות אמינות המבטיחות הדירות הודות לשליטה מלאה בכל פרמטרי התהליך החשובים.
תחומי היישום הנפוצים של טחינת רקמות, פירוק תאים, ליזיס, מיצוי והומוגניזציה באמצעות אולטרסאונד כוללים מעבדות ביולוגיות ופרמצבטיות, מיקרוביולוגיה, מחקר פרוטאומי וגנומי (למשל שחרור חלבונים לפני תספיג מערבי ובדיקת אימונוסורבנט מקושרת אנזים ELISA), וכן ייצור תמציות צמחיות ותרכובות פעילות ביולוגית לתעשיות המזון, התרופות והקוסמטיקה.

• לחצו כאן לקבלת המלצות ספציפיות לתהליכים הנוגעים להכנת דגימות, להומוגניזציה של רקמות, לליזיס ולמיצוי (למשל תאים, חיידקים, נבגים, תרכובות פעילות)!
• קראו כאן מדוע מכשירי סוניקציה הם כלי הכרחי למחקר פרוטאומי!
• למדו כיצד סוניקציה מקלה על עבודת המחקר הגנומי!

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.