Ultrasonication adalah cara yang efektif untuk menghancurkan struktur sel. Oleh karena itu, sonikator banyak digunakan di laboratorium untuk memecah sel terbuka, mengekstrak molekul intraseluler, protein dan organel untuk penelitian dan analisis. Pada skala industri, disintegrasi ultrasonik dan lisis digunakan untuk mengisolasi molekul dari pabrik sel atau untuk mempromosikan pencernaan biomassa.

Apa itu Disintegrasi Ultrasonik?

Disintegrasi ultrasonik, juga dikenal sebagai homogenisasi ultrasonik, adalah proses yang menggunakan intensitas tinggi, gelombang ultrasound frekuensi rendah untuk memecah dinding sel dan mengganggu struktur molekul dalam media cair. Teknik ini umumnya digunakan dalam berbagai aplikasi ilmiah dan industri untuk beberapa tujuan:

Gangguan Sel: Disintegrasi ultrasonik banyak digunakan dalam biologi sel dan biologi molekuler untuk mengganggu membran sel, melepaskan konten seluler seperti protein, asam nukleat, dan organel. Ini berguna untuk mengekstraksi komponen intraseluler untuk analisis atau untuk melisiskan sel dalam proses mikrobiologi dan bioteknologi.

• Homogenisasi: Ini membantu dalam pencampuran komponen yang seragam dalam sampel, terutama ketika berhadapan dengan cairan yang tidak bercampur atau ketika mencoba untuk mencapai campuran bahan yang konsisten.
• Ekstraksi protein: Dalam biologi, ilmu kehidupan proteomik, analisis protein adalah tugas yang sangat umum. Sebelum protein dapat dianalisis dalam pengujian, mereka harus diekstraksi dari interior sel dan diisolasi. Sonicators adalah metode yang paling banyak digunakan untuk ekstraksi protein.
• Fragmentasi DNA: DNA dan RNA adalah jenis asam nukleat yang berbeda yang menyimpan dan menyandikan informasi genetik dalam sel. Ketika DNA dan RNA dianalisis, untaian panjang kadang-kadang harus terfragmentasi, sebuah proses yang dapat diandalkan dan efisien dilakukan dengan sonikasi.
• Persiapan sampel: Dalam penelitian dan analisis, persiapan sampel adalah prosedur umum sebelum berbagai teknik analisis. Disintegrasi ultrasonik dapat membantu melarutkan atau membubarkan sampel, yang dapat meningkatkan akurasi dan reproduktifitas analisis.

Keuntungan dari Disintegrasi Ultrasonik

Mengapa menggunakan probe-type sonicator untuk disintegrasi, gangguan sel dan ekstraksi molekul intraseluler dan protein? Sebuah sonikator atau ultrasonik dismembrator menawarkan banyak keuntungan yang membuat sonikasi teknologi unggul bila dibandingkan dengan metode disintegrasi lainnya seperti homogenisasi tekanan tinggi, ball milling atau microfluidization.

• Non-Termal: Disintegrasi ultrasonik adalah metode non-termal, yang berarti tidak bergantung pada panas untuk memecah bahan. Ini menguntungkan untuk aplikasi di mana suhu tinggi dapat menurunkan sampel yang sensitif terhadap panas.
• Tepat dan Terkontrol: Proses ini dapat dikontrol dengan presisi tinggi, memungkinkan gangguan spesifik, pencampuran, atau pengurangan ukuran partikel.
• Cepat dan Efisien: Ultrasonication umumnya merupakan metode yang cepat dan efisien, sehingga cocok untuk aplikasi throughput tinggi.
• Mengurangi Penggunaan Bahan Kimia: Dalam banyak kasus, disintegrasi ultrasonik dapat mengurangi kebutuhan akan bahan kimia keras atau pelarut organik, yang ramah lingkungan dan mengurangi risiko kontaminasi bahan kimia.
• Tanpa Media Penggilingan, Tanpa Nozel: Teknik disintegrasi alternatif, seperti penggilingan bola / manik-manik atau homogenizers tekanan tinggi, datang dengan kelemahan. Penggilingan bola/manik-manik mengharuskan penggunaan media penggilingan (manik-manik atau mutiara), yang harus dipisahkan dan dibersihkan dengan susah payah. Homogenizers tekanan tinggi memiliki nozel yang rentan tersumbat. Sebaliknya, homogenizers ultrasonik mudah digunakan, sangat andal dan kuat, membutuhkan perawatan yang sangat sedikit.
• Fleksibilitas: Hal ini dapat diterapkan untuk berbagai bahan, termasuk bakteri, sel tumbuhan, jaringan mamalia, ganggang, jamur dll menjadikannya teknik serbaguna di berbagai bidang.
  Skalabilitas: Teknik ultrasonik dapat ditingkatkan untuk proses industri, sehingga cocok untuk aplikasi produksi laboratorium dan skala besar.

Prinsip Kerja Disintegrasi Ultrasonik dan Gangguan Sel

Ultrasonication menghasilkan gelombang tekanan tinggi dan tekanan rendah bergantian dalam cairan yang terpapar. Selama siklus tekanan rendah, gelombang ultrasonik menciptakan gelembung vakum kecil dalam cairan yang runtuh dengan keras selama siklus tekanan tinggi. Fenomena ini disebut kavitasi. Ledakan gelembung kavitasi menyebabkan gaya geser hidrodinamik yang kuat yang menyebabkan sonoporasi pertama dan selanjutnya gangguan efisien struktur sel. Molekul dan organel intraseluler sepenuhnya dilepaskan ke dalam pelarut.

Ultrasonik Disintegrasi untuk Struktur Sel

Gaya geser dapat menghancurkan bahan selulosa berserat menjadi partikel halus dan menghancurkan dinding struktur sel. Ini melepaskan lebih banyak bahan intraseluler, seperti pati atau gula ke dalam cairan. Selain itu, bahan dinding sel sedang dipecah menjadi puing-puing kecil.

Efek ini dapat digunakan untuk fermentasi, pencernaan dan proses konversi lainnya dari bahan organik. Setelah penggilingan dan grinding, ultrasonikasi membuat lebih banyak bahan intra seluler misalnya tepung serta serpihan dinding sel yang tersedia untuk enzim yang mengkonversi tepung menjadi gula. Ini juga meningkatkan luas permukaan yang terkena enzim selama pencairan atau saccharification. Ini biasanya meningkatkan kecepatan dan hasil fermentasi ragi dan proses konversi lainnya, misalnya untuk meningkatkan produksi etanol dari biomassa.

Gunakan Disintegrasi Ultrasonik – Andal dan efisien dalam skala apa pun

Sonicators Hielscher tersedia dengan peringkat daya dan kapasitas pemrosesan yang berbeda. Apakah Anda ingin sonikasi sampel biologis kecil dari beberapa mikroliter untuk beberapa liter atau perlu memproses sel besar atau aliran biomassa untuk produksi, Hielscher Ultrasonics akan menawarkan dismembrator ultrasonik yang paling cocok untuk aplikasi biologis Anda.

• Laboratorium skala 1 ml untuk approx. 5L misalnya UP400St dengan 22mm sonotrode
• bangku atas skala di sekitar 0,1 hingga 20L/min misalnya UIP1000hdT dengan 34mm sonotrode dan Flowcell
• skala produksi mulai dari 20L/min misalnya UIP4000hdT atau UIP16000hdT

Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator ukuran lab kami:

Silakan gunakan formulir di bawah ini, jika Anda ingin menerima informasi lebih lanjut mengenai penggunaan perangkat ultrasonik untuk disintegrasi sel. Kami akan senang hati membantu Anda.

Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator industri kami:

Literatur/referensi