Uspješno obavljanje laboratorijskih zadataka ultrazvučnim homogenizatorom
Sonikatori su ključni laboratorijski uređaji koji se upotrebljavaju za širok raspon primjena, poput homogenizacije i miješanja, ekstrakcije, dispergiranja, emulgiranja, otapanja, razaranja stanica, fragmentacije DNA i sonokemijskih reakcija. Za obavljanje tih uobičajenih zadataka u svakodnevnom laboratorijskom radu najčešće se upotrebljavaju sonikatori sa sondom. Za laboratorijske uzorke kod kojih su križna kontaminacija ili gubitak uzorka ograničavajući čimbenici, beskontaktni sonikatori Hielscher prvi su izbor za ultrazvučnu pripremu uzoraka.
Sonikatori sa sondom i beskontaktni sonikatori
Sonikator sa sondom prenosi intenzivne ultrazvučne valove – usredotočene na vrhu sonotrode ili sonde – u medij. Upotreba otvorene ili zatvorene posude omogućuje jednostavnu, a pouzdanu ultrazvučnu obradu tekućih medija. Postavljanje sonotrode na protočnu ćeliju omogućuje kontinuiranu sonikaciju toka tekućine. Takav protočni sustav predstavlja sofisticiran način ultrazvučne obrade većih volumena ili viskoznih tekućina i pasti.
Upotrebom beskontaktnih sonikatora kao što su VialTweeter, sonikator za pločice s više jažica UIP400MTP, CupHorn i protočni reaktor GDmini2 uzorci se mogu obrađivati bez dodira / kontakta – čime se izbjegavaju križna kontaminacija i gubitak uzorka. Još jedna prednost beskontaktnih sonikatora Hielscher jest velik kapacitet pripreme uzoraka.

Sonikacija je postupak primjene ultrazvuka velike snage putem ultrazvučne sonde radi pokretanja i manipulacije česticama u uzorku. Ultrazvučni uređaji široko se upotrebljavaju u akademskim istraživanjima, analitičkim i forenzičkim laboratorijima, kliničkim ustanovama i proizvodnim pogonima, gdje sonikacija služi za homogenizaciju i miješanje suspenzija tekućina–tekućina ili tekućina–krutina, ekstrakciju bioaktivnih tvari i staničnih spojeva, razaranje stanica, bakterija i tkiva, otapanje praškova, odvajanje biofilmova ili pokretanje kemijskih reakcija.
Budući da je područje primjene sonikatora toliko široko, često se nazivaju prema svojoj specifičnoj namjeni. Zato ultrazvučne uređaje možete pronaći pod različitim nazivima, kao što su:
- Ultrazvučni homogenizator:
Ultrazvučni homogenizatori upotrebljavaju se za miješanje i sjedinjavanje dviju ili više faza u jednoliku suspenziju. Kao snažna alternativa visokotlačnim homogenizatorima, miješalicama s oštricama i mikrofluidizatorima, sonikatori sa sondom ističu se iznimnom sposobnošću proizvodnje nanodisperzija i nanoemulzija. - Ultrazvučni dispergator:
Ultrazvučni dispergatori upotrebljavaju visokofrekventne zvučne valove za usitnjavanje čestica i njihovu ravnomjernu raspodjelu unutar tekućine. Taj je postupak osobito koristan za stvaranje stabilnih suspenzija krutih čestica u tekućinama, primjerice za dispergiranje pigmenata u tintama ili čestica u gustim suspenzijama. - Ultrazvučni emulgator:
Ultrazvučni emulgatori upotrebljavaju ultrazvučne valove za stvaranje finih emulzija miješanjem dviju tekućina koje se međusobno ne miješaju, poput ulja i vode. Zvučni valovi visokog intenziteta stvaraju kavitacijske mjehuriće koji implodiraju, stvarajući snažne smične sile koje usitnjavaju kapljice i stvaraju emulzije s kapljicama nanometarskih dimenzija, čineći ih stabilnima i jednolikima. - Ultrazvučna drobilica stanica:
Poznati i kao ultrazvučni razarači stanica ili uređaji za lizu, ovi uređaji upotrebljavaju ultrazvučnu energiju za razaranje staničnih membrana i oslobađanje unutarstaničnog sadržaja. Taj je postupak ključan u biološkim i biokemijskim primjenama za ekstrakciju proteina, DNA i drugih staničnih sastavnica. - Ultrazvučni ekstraktor:
Ultrazvučni ekstraktori primjenjuju ultrazvučne valove za razaranje biljnog materijala, čime poboljšavaju ekstrakciju bioaktivnih spojeva, poput eteričnih ulja, flavonoida ili drugih fitokemikalija. Učinak kavitacije poboljšava prodiranje otapala i prijenos tvari, što rezultira učinkovitijom ekstrakcijom. - Ultrazvučni uređaj za otapanje:
Ultrazvučni uređaji za otapanje koriste ultrazvučnu energiju za brzo i učinkovito otapanje krutih tvari u tekućinama. To je korisno za pripremu otopina ili suspenzija u kojima je tvar koja se otapa potrebno ravnomjerno i brzo dispergirati, primjerice u farmaceutskim pripravcima ili kemijskim formulacijama. - Ultrazvučna miješalica:
Ultrazvučne miješalice koriste ultrazvučne valove visokog intenziteta za miješanje tekućina i muljeva, osiguravajući ujednačen sastav. Ovaj postupak miješanja može obraditi materijale širokog raspona viskoznosti i posebno je učinkovit pri homogenizaciji proizvoda koje je teško miješati konvencionalnim metodama, poput cementnih pasti ili matičnih smjesa s visokim udjelom krutih tvari. - Ultrazvučno miješalo:
Ultrazvučna miješala koriste ultrazvučnu energiju za miješanje ili pokretanje tekućina, potičući ravnomjerno miješanje i sprječavajući taloženje. Ova je metoda korisna u raznim industrijama za održavanje ujednačenosti otopina, suspenzija ili disperzija tijekom vremena.
Sonikacija pločica s više jažica i Petrijevih zdjelica
Pločice s više jažica i Petrijeve zdjelice uobičajene su laboratorijske posude. Pločice s više jažica, poznate i kao mikropločice ili pločice s mikrojažicama, ravne su pločice s više „jažica” koje se koriste kao male epruvete. Dostupne su u različitim konfiguracijama, obično sa 6, 12, 24, 48, 96, 384 ili 1536 jažica, što omogućuje probir i ispitivanje velikog broja uzoraka.
Petrijeve zdjelice su pak plitke, cilindrične zdjelice s poklopcem, obično izrađene od stakla ili plastike. Pružaju ravnu površinu za uzgoj mikroorganizama.
Specifična izvedba obiju vrsta posuda za uzorke predstavlja izazov kada sonikaciju treba primijeniti kao korak obrade. Sa sonikatorom za pločice UIP400MTP Hielscher nudi snažan sonikator koji može obraditi bilo koje standardne pločice s više jažica, mikropločice i Petrijeve zdjelice.
Saznajte više o uređaju UIP400MTP kao snažnom sonikatoru za pripremu uzoraka u pločicama s 96 jažica i Petrijevim zdjelicama!
Tablica u nastavku daje pregled naših ultrazvučnih uređaja sa sondom i beskontaktnih ultrazvučnih uređaja za uobičajene laboratorijske primjene:
| Preporučeni uređaji | Volumen šarže | Protok |
|---|---|---|
| Sonikator UIP400MTP za pločice s 96 jažica | pločice s više jažica / mikrotitarske pločice | n.a. |
| Ultrazvučni CupHorn | CupHorn za bočice ili laboratorijsku čašu | n.a. |
| GDmini2 | ultrazvučni mikroprotočni reaktor | n.a. |
| VialTweeter | od 0,5 do 1,5mL | n.a. |
| UP100H | od 1 do 500mL | od 10 do 200mL/min |
| UP200Ht, UP200St | od 10 do 1000mL | od 20 do 200mL/min |
| UP400St | od 10 do 2000mL | od 20 do 400mL/min |
| UIP500hdT | od 100 do 5000mL | od 0,1 do 4L/min |
| Ultrazvučna tresilica sita | n.a. | n.a. |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Često postavljana pitanja
Kako koristiti laboratorijski sonikator?
Laboratorijski sonikator instrument je kojim se primjenjuje ultrazvučna energija za pokretanje čestica u uzorku, često radi homogenizacije, emulgiranja, dispergiranja nanočestica ili razaranja stanica. Za korištenje laboratorijskog sonikatora prvo trebate pripremiti uzorak u prikladnoj posudi. Ako koristite sonikator sa sondom, uronite sondu u uzorak pazeći da ne dodiruje stijenke ili dno posude. Prilagodite postavke sonikatora, poput amplitude, učestalosti impulsa i trajanja, prema specifičnim zahtjevima svoje primjene. Kod beskontaktnog sonikatora postavite posudu s uzorkom u držač prema uputama u priručniku kako bi se ultrazvučni valovi prenosili na optimalan način. Uključite sonikator i pratite postupak, prilagođavajući parametre prema potrebi kako biste postigli željeni učinak. Uvijek nosite odgovarajuću zaštitnu opremu, poput zaštite sluha.
Koje su primjene sonikatora u laboratorijima?
Sonikacija ima brojne primjene u laboratorijima u različitim područjima. Često se upotrebljava za razaranje i lizu stanica, čime se omogućuje ekstrakcija unutarstaničnih sastavnica poput DNA, RNA i proteina. Primjenjuje se i u pripremi emulzija i disperzija, poboljšavajući miješanje tekućina koje se međusobno ne miješaju ili raspodjelu nanočestica u mediju. Sonikatori su korisni u sintezi nanočestica jer pomažu pri smanjenju veličine čestica i sprječavanju aglomeracije. Osim toga, sonikacija se upotrebljava za otplinjavanje tekućina, pri čemu se uklanjaju otopljeni plinovi koji mogu ometati određene analitičke tehnike.
Pročitajte više o tome kako sonikacija može poboljšati lizu stanica lizozimom!
Koja je razlika između sonikatora s sondom i ultrazvučne kupelji?
Glavna razlika između sonikatora s sondom i ultrazvučne kupelji leži u njihovoj konstrukciji i primjeni. Sonikator s sondom upotrebljava titanijsku sondu koja je u izravnom dodiru s uzorkom i dovodi intenzivnu ultrazvučnu energiju u lokalizirano područje. Ova izravna primjena idealna je za male do velike volumene i omogućuje preciznu kontrolu procesa sonikacije. Nasuprot tome, ultrazvučna kupelj prenosi ultrazvučne valove kroz tekući medij u koji se postavlja posuda s uzorkom. Takva neizravna sonikacija slaba je i neujednačena te se stoga obično upotrebljava za čišćenje ili otplinjavanje.
Intenzivna i ujednačena neizravna sonikacija može se postići beskontaktnim sonikatorima kao što su VialTweeter, sonikator za pločice s više jažica UIP400MTP ili protočni reaktor GDmini2. Ovi sonikatori velike snage i velikog kapaciteta obrade uzoraka omogućuju precizno kontroliranu sonikaciju uzoraka, što ih čini prikladnima za istraživanje i dijagnostiku.
Koje su primjene sonikacije u HPLC-u?
Ultrazvučna priprema uzoraka poboljšava HPLC analizu primjenom akustične kavitacije za razaranje matrica uzoraka i ubrzavanje prijenosa analita u ekstrakcijsko otapalo. Ova tehnika poboljšava učinkovitost ekstrakcije, povećava iskorištenje analita i skraćuje vrijeme pripreme uzoraka, omogućujući osjetljiviju i ponovljivu kromatografsku analizu. Pročitajte više o ultrazvučnoj pripremi uzoraka za HPLC!
U tekućinskoj kromatografiji visoke djelotvornosti (HPLC) sonikacija omogućuje modifikaciju i funkcionalizaciju nanočestica, poput mikrosfera silicijeva dioksida ili cirkonijeva dioksida. Ultrazvučna obrada vrlo je učinkovita metoda za sintezu čestica silicijeva dioksida sa strukturom jezgra–ljuska, koje su osobito korisne za HPLC kolone. Pročitajte više!
Osim toga, sonikacija se upotrebljava za pripremu uzoraka. Osigurava temeljito miješanje i otapanje analita i reagensa, što je ključno za točne i ponovljive kromatografske rezultate. Sonikacija pomaže pri otplinjavanju otapala, uklanjajući otopljene plinove koji mogu stvarati mjehuriće i ometati protok i detekciju u HPLC sustavima. Sonikacija se također upotrebljava za čišćenje komponenti HPLC sustava, poput kolona i dijelova injektora, osiguravajući učinkovito uklanjanje svih onečišćenja ili ostataka.
Kako se sonikator upotrebljava u biotehnologiji i znanostima o životu?
U biotehnologiji i znanostima o životu ultrazvučni uređaji nezamjenjivi su alati za različite primjene. Uvelike se upotrebljavaju za lizu stanica i ekstrakciju unutarstaničnog materijala, što je ključno za istraživanja u molekularnoj biologiji koja obuhvaćaju nukleinske kiseline i proteine. Sonikacija se primjenjuje za fragmentaciju DNA, RNA i kromatina radi sekvenciranja i drugih genetičkih analiza, omogućujući proučavanje genetičkog materijala na detaljnijoj razini. Nadalje, sonikatori se upotrebljavaju za pripremu liposoma i drugih sustava za dostavu lijekova temeljenih na nanočesticama, čime se poboljšavaju učinkovitost i ciljano djelovanje terapijskih sredstava.
Sonikator za pločice s više jažica UIP400MTP upotrebljava se za minijaturizaciju testova i integraciju u laboratorijsku automatizaciju – omogućujući nesmetane radne procese s velikim kapacitetom obrade uzoraka. Pročitajte više o sonikatoru za mikropločice UIP400MTP za radne procese s velikim kapacitetom obrade uzoraka!
Literatura / Reference
- 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
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorijskih do industrijskih izvedbi.

