Ultrasonication je učinkovito sredstvo raspadanja staničnih struktura. Stoga se sonikatori široko koriste u laboratorijima za razbijanje otvorenih stanica, izdvajanje unutarstaničnih molekula, proteina i organela za istraživanje i analizu. U industrijskim razmjerima, ultrazvučna dezintegracija i liza se koristi za izolaciju molekula iz tvornica stanica ili za promicanje probave biomase.

Što je ultrazvučna dezintegracija?

Ultrazvučna dezintegracija, također poznata kao ultrazvučna homogenizacija, je proces koji koristi ultrazvučne valove visokog intenziteta, niske frekvencije za razbijanje staničnih stijenki i ometanje molekularnih struktura u tekućem mediju. Ova tehnika se obično koristi u različitim znanstvenim i industrijskim primjenama u nekoliko svrha:

Prekid ćelije: Ultrazvučna dezintegracija je naširoko koristi u staničnoj biologiji i molekularnoj biologiji za ometanje staničnih membrana, oslobađanje staničnih sadržaja kao što su proteini, nukleinske kiseline, i organele. To je korisno za ekstrakciju unutarstaničnih komponenti za analizu ili za liziranje stanica u mikrobiološkim i biotehnološkim procesima.

• Homogenizacija: Pomaže u ravnomjernom miješanju komponenata u uzorku, posebno kada se radi o nemiješljivim tekućinama ili kada se pokušava postići dosljedna mješavina materijala.
• Ekstrakcija proteina: U biologiji, proteomici znanosti o životu, analiza proteina je vrlo čest zadatak. Prije nego što se proteini mogu analizirati u testovima, moraju se izvaditi iz unutrašnjosti stanice i izolirati. Sonicatori su najčešće korištena metoda za ekstrakciju proteina.
• Fragmentacija DNA: DNA i RNA su različite vrste nukleinskih kiselina koje pohranjuju i kodiraju genetske informacije u stanicama. Kada se analiziraju DNA i RNA, duge niti ponekad moraju biti fragmentirane, proces koji se može pouzdano i učinkovito obaviti ultrazvukom.
• Priprema uzorka: U istraživanju i analizi priprema uzoraka uobičajen je postupak prije različitih analitičkih tehnika. Ultrazvučna dezintegracija može pomoći u otapanju ili raspršivanju uzoraka, što može poboljšati točnost i ponovljivost analiza.

Prednosti ultrazvučne dezintegracije

Zašto koristiti sondski sonikator za dezintegraciju, poremećaj stanica i ekstrakciju unutarstaničnih molekula i proteina? Sonikator ili ultrazvučni dismembrator nudi brojne prednosti koje ultrazvukom čine vrhunsku tehnologiju u usporedbi s drugim metodama dezintegracije kao što su homogenizacija visokog tlaka, glodanje kuglica ili mikrofluidizacija.

• Netoplinski: Ultrazvučna dezintegracija je netoplinska metoda, što znači da se ne oslanja na toplinu za razgradnju materijala. To je korisno za primjene u kojima bi visoke temperature mogle razgraditi uzorke osjetljive na toplinu.
• Precizno i kontrolirano: Proces se može kontrolirati s velikom preciznošću, omogućujući specifične poremećaje, miješanje ili smanjenje veličine čestica.
• Brzo i učinkovito: Ultrasonication je općenito brza i učinkovita metoda, što ga čini pogodnim za primjene visoke propusnosti.
• Smanjena upotreba kemikalija: U mnogim slučajevima, ultrazvučna dezintegracija može smanjiti potrebu za oštrim kemikalijama ili organskim otapalima, što može biti ekološki prihvatljivo i smanjiti rizik od kemijske kontaminacije.
• Nema glodalica, nema mlaznica: Alternativne tehnike dezintegracije, kao što su glodanje kuglica / kuglica ili homogenizatori pod visokim tlakom, dolaze s nedostacima. Glodanje kuglica / kuglica zahtijeva upotrebu glodalica (kuglica ili bisera), koji se moraju naporno odvojiti i očistiti. Visokotlačni homogenizatori imaju mlaznice koje su sklone začepljenju. Nasuprot tome, ultrazvučni homogenizatori su jednostavni za korištenje, vrlo pouzdani i robusni, zahtijevaju vrlo malo održavanja.
• Svestranost: Može se primijeniti na širok raspon materijala, uključujući bakterije, biljne stanice, tkivo sisavaca, alge, gljivice itd. što ga čini svestranom tehnikom u različitim područjima.
  Skalabilnost: Ultrazvučna tehnika može se proširiti za industrijske procese, što ga čini pogodnim za laboratorijske i velike proizvodne primjene.

Princip rada ultrazvučne dezintegracije i poremećaja stanica

Ultrasonication generira izmjenične valove visokog tlaka i niskog tlaka u izloženoj tekućini. Tijekom ciklusa niskog tlaka, ultrazvučni valovi stvaraju male vakuumske mjehuriće u tekućini koji se nasilno urušavaju tijekom ciklusa visokog tlaka. Ovaj fenomen naziva se kavitacija. Implozija kavitacijskog mjehurića uzrokuje jake hidrodinamičke sile smicanja koje uzrokuju prvu sonoporaciju i naknadno učinkovito ometanje staničnih struktura. Unutarstanične molekule i organele potpuno se oslobađaju u otapalo.

Ultrazvučna dezintegracija staničnih struktura

Sile smicanja mogu se raspasti vlaknasti, celulozni materijal u sitne čestice i razbiti zidove stanične strukture. To oslobađa više unutarstaničnog materijala, poput škroba ili šećera u tekućinu. Osim toga, materijal stanične stijenke razbija se u male ostatke.

Ovaj učinak može se koristiti za fermentaciju, probavu i druge procese pretvorbe organske tvari. Nakon mljevenja i brušenje, djelovanja ultrazvuka čini više unutar staničnog materijala npr škrob kao i stanične stijenke ostatke dostupni enzimi koji pretvaraju škrob u šećere. Također se ne povećava površina izložena enzima tijekom tekućeg ili saharifikaciju. To obično znači povećati brzinu i prinos fermentacije kvasca i drugih procesa pretvorbe, npr za povećanje proizvodnje etanola iz biomase.

Koristite ultrazvučnu dezintegraciju – Pouzdano i učinkovito u bilo kojem mjerilu

Hielscher sonicators dostupni su s različitim ocjenama snage i kapacitetima obrade. Bilo da želite sonificirati male biološke uzorke od nekoliko mikrolitara do nekoliko litara ili trebate obraditi velike stanične ili biomase tokove za proizvodnju, Hielscher Ultrasonics će vam ponuditi najprikladniji ultrazvučni dismembrator za vašu biološku primjenu.

• laboratorij skala za 1mL do cca. 5L npr UP400St sa 22mm sonotrode
• stolna vaga na cca. 0,1 do 20 L / min npr UIP1000hdT sa 34mm sonoroda i flowcell
• Polazna skala proizvodnje na 20 L / min npr UIP4000hdT ili UIP16000hdT

Tablica u nastavku daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrasonicators laboratorijske veličine:

Molimo koristite obrazac ispod, ako želite dobiti više informacija o korištenju ultrazvučnog uređaja za potrebe raspada stanica. Biti će nam drago da vam pomogne.

Tablica u nastavku daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših industrijskih ultrasonicators:

Književnost / Reference