A sejtek ultrahangos dezintegrációja

Az ultrahangos kezelés hatékony módszer a sejtszerkezetek megbontására. Ezért az ultrahangos kezelőberendezéseket széles körben használják laboratóriumokban a sejtek feltárására, valamint az intracelluláris molekulák, fehérjék és sejtorganellumok kinyerésére kutatási és analitikai célokra. Ipari méretekben az ultrahangos dezintegrációt és lízist molekulák sejtgyárakból történő izolálására vagy a biomassza lebontásának elősegítésére alkalmazzák.

Mi az ultrahangos dezintegráció?

Az ultrahangos dezintegráció, más néven ultrahangos homogenizálás olyan eljárás, amely nagy intenzitású, alacsony frekvenciájú ultrahanghullámok segítségével bontja le a sejtfalakat és bontja meg a molekuláris szerkezeteket folyékony közegben. Ezt a technikát gyakran alkalmazzák különféle tudományos és ipari területeken, többféle célra:

Sejtfeltárás: Az ultrahangos dezintegrációt széles körben alkalmazzák a sejtbiológiában és a molekuláris biológiában a sejtmembránok megbontására, aminek következtében felszabadulnak a sejtalkotók, például a fehérjék, nukleinsavak és sejtorganellumok. Ez hasznos az intracelluláris komponensek analitikai célú kinyeréséhez, illetve a sejtek líziséhez mikrobiológiai és biotechnológiai folyamatokban.

• Homogenizálás: Elősegíti a mintában lévő komponensek egyenletes elkeverését, különösen egymással nem elegyedő folyadékok esetén, vagy amikor az anyagokból egyenletes összetételű keveréket kívánnak létrehozni.
• Fehérjék kinyerése: A biológiában, a proteomikában és az élettudományokban a fehérjék elemzése igen gyakori feladat. Mielőtt a fehérjéket vizsgálatokban elemezni lehetne, ki kell nyerni őket a sejtek belsejéből, és izolálni kell őket. A fehérjék kinyerésére legszélesebb körben alkalmazott módszer az ultrahangos kezelőberendezések használata.
• DNS-fragmentálás: A DNS és az RNS a nukleinsavak két különböző típusa, amelyek a sejtekben genetikai információt tárolnak és kódolnak. A DNS és az RNS elemzésekor a hosszú szálakat időnként fragmentálni kell; ez a folyamat ultrahangos kezeléssel megbízhatóan és hatékonyan elvégezhető.
• Minta-előkészítés: A kutatásban és az analitikában a minta-előkészítés a különféle analitikai technikák alkalmazását megelőző gyakori eljárás. Az ultrahangos dezintegráció elősegítheti a minták feloldását vagy diszpergálását, ami javíthatja az elemzések pontosságát és reprodukálhatóságát.

Az ultrahangos dezintegráció előnyei

Miért érdemes szondás ultrahangos kezelőberendezést használni dezintegrációhoz, sejtfeltáráshoz, valamint intracelluláris molekulák és fehérjék kinyeréséhez? Az ultrahangos kezelőberendezés vagy ultrahangos dezintegrátor számos előnyt kínál, amelyek az ultrahangos kezelést más dezintegrációs módszerekhez, például a nagynyomású homogenizáláshoz, a golyósmalmos őrléshez vagy a mikrofluidizáláshoz képest előnyösebb technológiává teszik.

• Nem termikus: Az ultrahangos dezintegráció nem termikus módszer, ami azt jelenti, hogy az anyagok lebontásához nem a hőre támaszkodik. Ez előnyös olyan alkalmazásoknál, amelyekben a magas hőmérséklet károsíthatná a hőérzékeny mintákat.
• Pontos és szabályozott: A folyamat nagy pontossággal szabályozható, ami lehetővé teszi a célzott feltárást, keverést vagy részecskeméret-csökkentést.
• Gyors és hatékony: Az ultrahangos kezelés általában gyors és hatékony módszer, ezért nagy mintaáteresztő képességet igénylő alkalmazásokhoz is alkalmas.
• Csökkentett vegyszerfelhasználás: Az ultrahangos dezintegráció sok esetben csökkentheti az agresszív vegyszerek vagy szerves oldószerek iránti igényt, ami környezetbarát megoldást jelenthet, és csökkentheti a vegyi szennyeződés kockázatát.
• Nincs őrlőközeg, nincsenek fúvókák: Az alternatív dezintegrációs technikák, például a golyós- vagy gyöngymalmokkal végzett őrlés, illetve a nagynyomású homogenizátorok használata hátrányokkal járnak. A golyós- vagy gyöngymalmokkal végzett őrléshez őrlőközegre – golyókra vagy gyöngyökre – van szükség, amelyet munkaigényes eljárással kell elválasztani és megtisztítani. A nagynyomású homogenizátorok fúvókái hajlamosak az eltömődésre. Ezzel szemben az ultrahangos homogenizátorok könnyen használhatók, rendkívül megbízhatók és robusztusak, és nagyon kevés karbantartást igényelnek.
• Sokoldalúság: Anyagok széles körénél alkalmazható, beleértve a baktériumokat, növényi sejteket, emlősök szöveteit, algákat, gombákat stb., így különféle területeken sokoldalúan használható technika.
  Méretnövelhetőség: Az ultrahangos technika ipari folyamatokhoz is méretnövelhető, így laboratóriumi és nagyüzemi termelési alkalmazásokra egyaránt alkalmas.

Az ultrahangos dezintegráció és sejtfeltárás működési elve

Az ultrahangos kezelés váltakozó nagy- és kisnyomású hullámokat hoz létre a kezelt folyadékban. A kisnyomású ciklus során az ultrahanghullámok apró vákuumbuborékokat hoznak létre a folyadékban, amelyek a nagynyomású ciklus során hevesen összeomlanak. Ezt a jelenséget kavitációnak nevezik. A kavitációs buborék összeomlása erős hidrodinamikai nyíróerőket hoz létre, amelyek először szonoporációt, majd a sejtszerkezetek hatékony feltárását idézik elő. Az intracelluláris molekulák és sejtorganellumok teljes egészükben az oldószerbe szabadulnak fel.

A sejtszerkezetek ultrahangos dezintegrációja

A nyíróerők a rostos, cellulóztartalmú anyagokat finom részecskékre bonthatják, és felszakíthatják a sejtszerkezet falait. Ennek hatására több intracelluláris anyag, például keményítő vagy cukor jut a folyadékba. Emellett a sejtfal anyaga apró törmelékké bomlik.

Ez a hatás felhasználható a szerves anyagok fermentációjához, lebontásához és egyéb átalakítási folyamataihoz. Az őrlést és aprítást követően az ultrahangos kezelés több intracelluláris anyagot, például keményítőt, valamint sejtfaltörmeléket tesz hozzáférhetővé a keményítőt cukrokká alakító enzimek számára. Emellett növeli az enzimek számára hozzáférhető felületet az elfolyósítás vagy cukrosítás során. Ez jellemzően növeli az élesztős fermentáció és más átalakítási folyamatok sebességét és hozamát, például fokozza a biomasszából történő etanol-előállítást.

Alkalmazzon ultrahangos dezintegrációt – megbízhatóan és hatékonyan, bármilyen léptékben

A Hielscher ultrahangos kezelőberendezései különböző névleges teljesítménnyel és feldolgozási kapacitással érhetők el. Akár néhány mikrolitertől néhány literig terjedő térfogatú kis biológiai mintákat szeretne ultrahanggal kezelni, akár nagy mennyiségű sejt- vagy biomasszaáramot kell feldolgoznia a termeléshez, a Hielscher Ultrasonics az Ön biológiai alkalmazásához legmegfelelőbb ultrahangos dezintegrátort kínálja.

• laboratóriumi léptékben, 1mL-től kb. 5L-ig, pl. UP400St 22mm-es szonotródával
• asztali léptékben, kb. 0,1–20L/min térfogatáramnál, pl. UIP1000hdT 34mm-es szonotródával és átfolyó cellával
• termelési léptékben, 20L/min térfogatáramtól kezdődően, pl. UIP4000hdT vagy UIP16000hdT

Az alábbi táblázat tájékoztatást nyújt laboratóriumi ultrahangos kezelőberendezéseink hozzávetőleges feldolgozási kapacitásáról:

Kérjük, használja az alábbi űrlapot, ha további információkat szeretne kapni az ultrahangos berendezések sejtdezintegrációs célú alkalmazásáról. Örömmel segítünk Önnek.

Az alábbi táblázat tájékoztatást nyújt ipari ultrahangos kezelőberendezéseink hozzávetőleges feldolgozási kapacitásáról:

Szakirodalom / Hivatkozások

• 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.