Ultrazvučna dezintegracija stanica
Ultrasonication je učinkovito sredstvo dezintegracije staničnih struktura. Stoga se sonikatori naširoko koriste u laboratorijima za razbijanje stanica, izdvajanje unutarstaničnih molekula, proteina i organela za istraživanje i analizu. U industrijskim razmjerima, ultrazvučna dezintegracija i liza koristi se za izolaciju molekula iz staničnih tvornica ili za promicanje probave biomase.
Što je ultrazvučna dezintegracija?
Ultrazvučna dezintegracija, također poznata kao ultrazvučna homogenizacija, proces je koji koristi ultrazvučne valove visokog intenziteta, niske frekvencije za razbijanje staničnih stijenki i remećenje molekularnih struktura u tekućem mediju. Ova se tehnika obično koristi u raznim znanstvenim i industrijskim primjenama u nekoliko svrha:
Poremećaj stanica: Ultrazvučna dezintegracija naširoko se koristi u staničnoj biologiji i molekularnoj biologiji za ometanje staničnih membrana, oslobađanje staničnih sadržaja kao što su proteini, nukleinske kiseline i organele. Ovo je korisno za ekstrakciju unutarstaničnih komponenti za analizu ili za lizu stanica u mikrobiološkim i biotehnološkim procesima.
- Homogenizacija: Pomaže u ravnomjernom miješanju komponenti u uzorku, posebno kada se radi o tekućinama koje se ne miješaju ili kada se pokušava postići konzistentna mješavina materijala.
- Ekstrakcija proteina: U biologiji, proteomici, znanosti o životu, analiza proteina vrlo je čest zadatak. Prije nego što se proteini mogu analizirati u testovima, moraju se ekstrahirati iz unutrašnjosti stanice i izolirati. Sonikatori su najčešće korištena metoda za ekstrakciju proteina.
- Fragmentacija DNK: DNA i RNA su različite vrste nukleinskih kiselina koje pohranjuju i kodiraju genetske informacije u stanicama. Kada se analiziraju DNK i RNK, dugački se lanci ponekad moraju fragmentirati, što je proces koji se može pouzdano i učinkovito obaviti sonikacijom.
- Priprema uzorka: U istraživanju i analizi priprema uzorka je uobičajeni postupak prije različitih analitičkih tehnika. Ultrazvučna dezintegracija može pomoći u otapanju ili raspršivanju uzoraka, što može poboljšati točnost i ponovljivost analiza.

Sonda tipa sonicator UP200St za dezintegraciju stanica, razbijanje stanica i ekstrakciju
Prednosti ultrazvučne dezintegracije
Zašto koristiti sonikator za dezintegraciju, razbijanje stanica i ekstrakciju unutarstaničnih molekula i proteina? Sonikator ili ultrazvučni dismembrator nudi brojne prednosti koje čine sonikaciju superiornom tehnologijom u usporedbi s drugim metodama dezintegracije kao što su visokotlačna homogenizacija, kuglično mljevenje ili mikrofluidizacija.
- Ne-termalno: Ultrazvučna dezintegracija je netermalna metoda, što znači da se ne oslanja na toplinu za razgradnju materijala. Ovo je korisno za primjene gdje visoke temperature mogu degradirati uzorke osjetljive na toplinu.
- Precizno i kontrolirano: Proces se može kontrolirati s visokom preciznošću, dopuštajući specifične poremećaje, miješanje ili smanjenje veličine čestica.
- Brzo i učinkovito: Ultrasonication je općenito brza i učinkovita metoda, što ga čini prikladnim za aplikacije visoke propusnosti.
- Smanjena upotreba kemikalija: U mnogim slučajevima ultrazvučna dezintegracija može smanjiti potrebu za jakim kemikalijama ili organskim otapalima, što može biti ekološki prihvatljivo i smanjiti rizik od kemijske kontaminacije.
- Bez medija za mljevenje, bez mlaznica: Alternativne tehnike dezintegracije, kao što je mljevenje s kuglicama/kuglama ili visokotlačni homogenizatori, imaju nedostatke. Mljevenje s kuglicama/perlama zahtijeva upotrebu medija za mljevenje (perle ili perle), koji se moraju mukotrpno 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, tkiva sisavaca, alge, gljive itd. što je čini svestranom tehnikom u raznim područjima.
Skalabilnost: Ultrazvučna tehnika može se proširiti za industrijske procese, što je čini prikladnom i za laboratorijske i za velike proizvodne primjene.
Princip rada ultrazvučne dezintegracije i razaranja stanica
Ultrasonication stvara izmjenične visokotlačne i niskotlačne valove u izloženoj tekućini. Tijekom ciklusa niskog tlaka, ultrazvučni valovi stvaraju male vakuumske mjehuriće u tekućini koji se snažno kolabiraju tijekom ciklusa visokog tlaka. Ova pojava se naziva kavitacija. Implozija kavitacijskog mjehurića uzrokuje snažne hidrodinamičke sile smicanja koje uzrokuju prvo sonoporaciju, a kasnije i učinkovito ometanje staničnih struktura. Unutarstanične molekule i organele potpuno se otpuštaju u otapalo.
Ultrazvučna dezintegracija staničnih struktura
Smične sile mogu razgraditi vlaknasti, celulozni materijal u fine čestice i slomiti stijenke stanične strukture. Time se u tekućinu oslobađa više unutarstaničnog materijala, poput škroba ili šećera. Osim toga, materijal stanične stijenke se razbija u male krhotine.
Ovaj se učinak može koristiti za fermentaciju, probavu i druge procese pretvorbe organske tvari. Nakon mljevenja i mljevenja, ultrazvučna obrada čini više unutarstaničnog materijala, npr. škroba, kao i ostataka stanične stijenke dostupnim enzimima koji pretvaraju škrob u šećere. Također povećava površinu izloženu enzimima tijekom ukapljivanja ili saharifikacije. To obično povećava brzinu i prinos fermentacije kvasca i drugih procesa pretvorbe, npr. za povećanje proizvodnje etanola iz biomase.
Koristite ultrazvučnu dezintegraciju – Pouzdano i učinkovito u svim razmjerima
Hielscher sonikatori dostupni su s različitim snagama i kapacitetima obrade. Bilo da želite sonicirati male biološke uzorke od nekoliko mikrolitara do nekoliko litara ili trebate obraditi velike tokove stanica ili biomase za proizvodnju, Hielscher Ultrasonics će vam ponuditi najprikladniji ultrazvučni dismembrator za vašu biološku primjenu.
- laboratorijska vaga za 1mL do pribl. 5L npr UP400St sa sonotrodom od 22 mm
- stolna ljestvica na pribl. 0,1 do 20 L/min npr UIP1000hdT sa sonotrodom od 34 mm i protočnom ćelijom
- proizvodni opseg počevši od 20L/min npr UIP4000hdT ili UIP16000hdT
Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja laboratorijske veličine:
Preporučeni uređaji | Volumen serije | Protok |
---|---|---|
UIP400MTP sonikator ploča s 96 jažica | ploče s više jažica / mikrotitarske ploče | na |
Ultrazvučni CupHorn | CupHorn za bočice ili čaše | na |
GDmini2 | ultrazvučni mikroprotočni reaktor | na |
VialTweeter | 0.5 do 1,5 ml | na |
UP100H | 1 do 500 ml | 10 do 200 ml/min |
UP200Ht, UP200St | 10 do 1000 ml | 20 do 200 ml/min |
UP400St | 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min |
Ultrazvučna mućkalica sita | na | na |
Iskoristite donji obrazac ukoliko želite dobiti više informacija o korištenju ultrazvučnih uređaja u svrhu razgradnje stanica. Rado ćemo vam pomoći.
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših industrijskih ultrazvučnih uređaja:
Volumen serije | Protok | Preporučeni uređaji |
---|---|---|
200mL do 5L | 0.05 do 1L/min | UIP500hdT |
1 do 10L | 0.1 do 2L/min | UIP1000hdT |
5 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
10 do 100l | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
15 do 150L | 3 do 15L/min | UIP6000hdT | na | 10 do 100L/min | UIP16000 |
na | veći | klaster od UIP16000 |

UP400ST ultrazvučni homogenizator za solubilizaciju stanica, lizu i ekstrakciju proteina
Literatura / Reference
- 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.

Ultrazvučni CupHorn za intenzivnu sonikaciju zatvorenih epruveta i bočica za sterilnu homogenizaciju uzoraka.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorija do industrijska veličina.