Sonikasi untuk Lisis: Gangguan dan Ekstraksi Sel

Disintegrasi sel atau lisis adalah bagian umum dari persiapan sampel harian di laboratorium biotek. Tujuan lisis adalah untuk mengganggu bagian dinding sel atau sel lengkap untuk melepaskan molekul biologis. Homogenizers ultrasonik banyak digunakan untuk lisis sel yang sukses. Keuntungan utama dari ultrasonicators canggih adalah kontrol yang tepat atas parameter proses seperti intensitas dan suhu, yang memungkinkan untuk gangguan sel yang lembut, namun sangat efisien dan ekstraksi.

Lisis Sel menggunakan Ultrasonografi

Ultrasonicators tipe probe seperti UP200St adalah homogenizer jaringan yang andal dan banyak digunakan untuk persiapan sampel dalam genetika, misalnya, untuk Sonication-Assisted Agrobacterium-Mediated Transformation (SAAT).Lisis dan ekstraksi sel ultrasonik adalah metode yang digunakan untuk memecah sel terbuka dan mengekstrak isinya menggunakan gelombang suara frekuensi tinggi, yaitu USG. Sonikasi adalah teknik lisis, yang banyak digunakan sebagai metode gangguan sel yang mapan dan andal serta ekstraksi bahan intraseluler. Ultrasonic lisis adalah teknik yang dapat diandalkan untuk mempersiapkan lisat yang mengandung misalnya plasmid, tes reseptor, protein, DNA, RNA dll. Karena intensitas ultrasonik dapat diratakan dengan menyesuaikan parameter proses, intensitas sonikasi optimal dari sangat lembut hingga intens dapat diatur secara individual untuk setiap zat dan media untuk memenuhi persyaratan aplikasi tertentu. Langkah-langkah lisis berikut adalah fraksinasi, isolasi organel atau / dan ekstraksi dan pemurnian protein. Bahan yang diekstraksi (= lisat) harus dipisahkan dan tunduk pada penyelidikan atau aplikasi lebih lanjut, misalnya untuk penelitian proteomik.

Dismembrator lab ultrasonik UP100H dan UP400St untuk persiapan sampel (homogenisasi, lisis, ekstraksi).

Homogenizers ultrasonik UP100H (100 watt) dan UP400St (400 watt) untuk persiapan sampel seperti lisis dan ekstraksi.

Permintaan Informasi




Perhatikan Kebijakan pribadi.


Dibandingkan dengan lisis sel lain dan metode ekstraksi, lisis sel ultrasonik memiliki beberapa keunggulan:

  1. Kecepatan: Lisis dan ekstraksi sel ultrasonik adalah metode cepat yang dapat memecah sel terbuka dalam hitungan detik. Ini jauh lebih cepat daripada metode lain seperti homogenisasi, pembekuan-pencairan atau penggilingan manik-manik.
  2. Efisiensi: Lisis dan ekstraksi sel ultrasonik dapat digunakan untuk mengobati sampel kecil, besar atau ganda sekaligus, membuatnya lebih efisien daripada metode lain yang memerlukan pemrosesan individu sampel kecil.
  3. Bebas bahan kimia: Ultrasonic cell lysis dan ekstraksi adalah metode non-invasif yang tidak memerlukan penggunaan bahan kimia keras atau enzim. Ini membuatnya ideal untuk aplikasi di mana integritas konten sel perlu dipertahankan. Kontaminasi sampel yang tidak diinginkan dapat dihindari.
  4. Hasil tinggi: Ultrasonic sel lisis dan ekstraksi dapat mengekstrak hasil tinggi dari isi selular, termasuk DNA, RNA, dan protein. Ini karena gelombang suara frekuensi tinggi membuka dinding sel dan melepaskan isinya ke dalam larutan di sekitarnya.
  5. Pengatur suhu: Ultrasonsiator yang canggih memungkinkan kontrol suhu sampel yang tepat. Sonicator digital Hielscher dilengkapi dengan sensor suhu pluggable dan perangkat lunak pemantauan suhu.
  6. Direproduksi: Protokol untuk lisis sel ultrasonik dapat dengan mudah direproduksi dan bahkan dicocokkan dengan volume sampel yang lebih besar atau lebih kecil dengan scale-up linier sederhana.
  7. Serbaguna: Ultrasonic sel lisis dan ekstraksi dapat digunakan untuk mengekstrak berbagai jenis sel, termasuk bakteri, ragi, jamur, tanaman dan sel mamalia. Ini juga dapat digunakan untuk mengekstrak berbagai jenis molekul, termasuk protein, DNA, RNA, dan lipid.
  8. Persiapan simultan berbagai sampel: Hielscher Ultrasonics menawarkan beberapa solusi untuk nyaman memproses banyak sampel di bawah kondisi proses yang persis sama. Hal ini membuat langkah persiapan sampel lisis dan ekstraksi sangat efisien dan hemat waktu.
  9. Mudah digunakan: Ultrasonic cell lysis dan peralatan ekstraksi mudah digunakan dan membutuhkan pelatihan minimal. Peralatan ini juga ekonomis karena merupakan investasi tunggal tanpa persyaratan untuk pembelian kembali pembuangan. Ini membuatnya menarik bagi berbagai peneliti dan laboratorium.

Secara keseluruhan, lisis dan ekstraksi sel ultrasonik adalah metode yang cepat, efisien, dapat dikontrol dengan tepat, dan serbaguna untuk mengekstraksi konten seluler. Keuntungannya dibandingkan metode alternatif menjadikannya pilihan yang menarik untuk berbagai penelitian dan aplikasi industri.

Prinsip Kerja Ultrasonic Cell Lysis

Ultrasonic sel lisis dan ekstraksi menggunakan gelombang suara frekuensi tinggi untuk mengganggu sel dan mengekstrak isinya. Gelombang suara menciptakan perubahan tekanan pada cairan di sekitarnya, menyebabkan gelembung kecil terbentuk dan runtuh dalam proses yang dikenal sebagai kavitasi. Gelembung-gelembung ini menghasilkan kekuatan mekanik lokal yang sangat intens yang dapat memecah sel-sel terbuka dan melepaskan isinya ke dalam larutan di sekitarnya.

Lisis sel menggunakan ultrasonicator biasanya melibatkan langkah-langkah berikut:

  • Sampel ditempatkan dalam tabung atau wadah dengan buffer cair.
  • Probe ultrasonik dimasukkan ke dalam sampel, dan gelombang suara frekuensi tinggi dengan sekitar 20-30 kHz diterapkan.
  • Gelombang ultrasound menyebabkan osilasi dan kavitasi dalam cairan di sekitarnya, menghasilkan kekuatan lokal yang memecah sel terbuka dan melepaskan isinya.
  • Sampel disentrifugasi atau disaring untuk menghilangkan puing-puing seluler, dan konten yang diekstraksi dikumpulkan untuk analisis hilir.
Ekstraksi ultrasonik bekerja dengan mengganggu struktur sel dan mempromosikan transfer massa.

Gelombang ultrasound yang kuat mengganggu matriks sel struktur biologis dan melepaskan senyawa bioaktif. Transfer massa antara bahan tanaman dan pelarut (misalnya, buffer) diintensifkan. (grafis: ©Vilkhu et al., 2006)

Klip video ini menunjukkan hielscher ultrasonik homogenizer UP100H, ultrasonikator yang banyak digunakan untuk persiapan sampel di laboratorium.

Homogenizer Ultrasonik UP100H

Gambar Mini Video

Kekurangan Metode Lisis Umum

Selama bekerja di laboratorium, Anda mungkin sudah mengalami kerumitan lisis sel menggunakan protokol lisis mekanis atau kimia tradisional.

  • Lisis mekanis: Metode lisis mekanis, seperti penggilingan dengan mortar dan alu atau homogenisasi menggunakan french press, bead mill, atau sistem rotor-stator seringkali tidak memiliki kontrol precice dan opsi penyesuaian. Ini berarti penggunaan penggilingan dan penggilingan dapat dengan cepat menghasilkan gaya panas dan geser yang dapat merusak sampel dan protein denature. Mereka juga bisa memakan waktu dan membutuhkan bahan awal dalam jumlah besar.
  • Lisis kimia: Metode lisis kimia, seperti lisis berbasis deterjen, dapat merusak sampel dengan mengganggu bilayer lipid dan protein denaturasi. Mereka juga dapat memerlukan beberapa langkah dan dapat meninggalkan sisa kontaminan yang mengganggu aplikasi hilir. Menemukan dosis deterjen yang optimal merupakan tantangan tambahan.
  • Siklus beku-mencair: Siklus freeze-thaw dapat menyebabkan membran sel pecah, tetapi siklus berulang juga dapat menyebabkan denaturasi dan degradasi protein. Metode ini juga dapat memerlukan beberapa siklus, yang dapat memakan waktu dan seringkali menghasilkan hasil yang lebih rendah.
  • Lisis enzimatik: Metode lisis enzimatik dapat spesifik untuk jenis sel tertentu dan memerlukan beberapa langkah, membuatnya memakan waktu. Mereka juga menghasilkan limbah dan membutuhkan optimasi yang cermat untuk menghindari degradasi sampel. Kit lisis enzimatik seringkali mahal. Jika prosedur lisis enzimatik Anda saat ini memberikan hasil yang tidak memadai, sonikasi sebagai metode sinergis dapat diterapkan untuk mengintensifkan gangguan sel.

Berbeda dengan metode lisis sel mekanis dan kimia konvensional, sonikasi adalah alat yang sangat efisien dan andal untuk disintegrasi sel yang memungkinkan kontrol penuh atas parameter sonikasi. Ini memastikan selektivitas tinggi pada pelepasan bahan dan kemurnian produk. [lihat Balasundaram dkk., 2009]
Sangat cocok untuk semua jenis sel dan mudah diterapkan dalam skala kecil dan besar – selalu dalam kondisi terkontrol. Ultrasonicators mudah dibersihkan. Homogenizer ultrasonik selalu memiliki fungsi clean-in-place (CIP) dan sterilize-in-place (SIP). Sonotrode terdiri dari tanduk titanium besar yang dapat dibersihkan atau disiram dalam air atau pelarut (tergantung pada media kerja). Pemeliharaan ultrasonicators adalah karena ketahanannya hampir dapat diabaikan.

 

Tutorial ini menjelaskan jenis sonikator apa yang terbaik untuk tugas persiapan sampel Anda seperti lisis, gangguan sel, isolasi protein, fragmentasi DNA dan RNA di laboratorium, analisis, dan penelitian. Pilih jenis sonikator yang ideal untuk aplikasi Anda, volume sampel, jumlah sampel, dan throughput. Hielscher Ultrasonics memiliki homogenizer ultrasonik yang ideal untuk Anda!

Cara Menemukan Sonicator Sempurna untuk Gangguan Sel dan Ekstraksi Protein dalam Sains dan Analisis

Gambar Mini Video

 

Ultrasonic Lysis dan Disrupsi Sel

Umumnya, lisis sampel di laboratorium akan memakan waktu antara 15 detik dan 2 menit. Karena intensitas sonikasi sangat mudah disesuaikan dengan pengaturan amplitudo waktu sonication dan juga dengan memilih peralatan yang tepat, adalah mungkin untuk mengganggu membran sel dengan sangat lembut atau sangat mendadak, tergantung pada struktur sel dan pada tujuan lisis ( misalnya ekstraksi DNA memerlukan sonication yang lebih lembut, ekstraksi protein lengkap bakteri memerlukan penanganan ultrasound yang lebih intens). Suhu selama proses dapat dipantau oleh sensor suhu yang terintegrasi dan dapat dikontrol dengan mudah dengan pendinginan (sel pemandian es atau sel aliran dengan jaket pendingin) atau dengan sonikasi dalam mode berdenyut. Selama sonication mode pulsa, siklus burst sonication pendek dengan durasi 1-15 detik memungkinkan pembuangan panas dan pendinginan selama periode intermiten yang lebih lama.
Semua proses USG-driven benar-benar direproduksi dan linear scalable.

Permintaan Informasi




Perhatikan Kebijakan pribadi.


VialTweeter adalah Ultraonicator MultiSample yang memungkinkan homogenisasi sampel yang andal dalam kondisi steril.

The VialTweeter adalah homogeniser ultrasonik untuk persiapan steril simultan, seragam dan cepat dari berbagai sampel.

Ultrasonic homogenizers untuk sel lisis dan ekstraksi

Berbagai jenis perangkat ultrasonik memungkinkan untuk mencocokkan tujuan persiapan sampel dan untuk memastikan keramahan pengguna dan kenyamanan operasi. Ultrasonikator tipe probe adalah perangkat yang paling umum di laboratorium. Mereka paling cocok untuk persiapan sampel kecil dan menengah dengan volume 0,1mL hingga 1000mL. Ukuran daya yang berbeda dan sonotrodes memungkinkan untuk menyesuaikan ultrasonicator dengan volume sampel dan kapal untuk hasil sonikasi yang paling efektif dan efisien. Perangkat probe ultrasonik adalah pilihan terbaik ketika sampel tunggal harus disiapkan.

Jika lebih banyak sampel harus disiapkan, misalnya 8-10 botol larutan sel, sonikasi tidak langsung yang intens dengan sistem ultrasonik seperti VialTweeter atau cuphorn ultrasonik adalah metode homogenisasi yang paling cocok untuk lisis yang efisien. Beberapa botol disonikasi pada saat yang sama, dengan intensitas yang sama. Ini tidak hanya menghemat waktu, tetapi juga memastikan perlakuan yang sama dari semua sampel, yang membuat hasil di antara sampel dapat diandalkan dan sebanding. Selanjutnya, selama sonikasi tidak langsung kontaminasi silang dengan merendam sonotrode ultrasonik (juga dikenal sebagai probe ultrasonik, tanduk, ujung, atau jari) dihindari. Karena secara individual untuk ukuran sampel botol yang cocok digunakan, pembersihan yang memakan waktu dan kehilangan sampel karena penuangan kapal dihilangkan. Untuk sonikasi seragam pelat multiwell atau mikrotiter, Hielscher menawarkan UIP400MTP.
Untuk volume yang lebih tinggi, misalnya untuk produksi komersial ekstrak sel, sistem ultrasonik terus menerus dengan reaktor sel aliran yang paling cocok. Aliran terus menerus dan bahkan dari bahan yang diproses menjamin bahkan sonikasi. Semua parameter dari proses disintegrasi ultrasonik dapat dioptimalkan dan disesuaikan dengan kebutuhan aplikasi dan materi sel tertentu.
 
 
Prosedur teladan untuk Lysing ultrasonik sel bakteri:

  • Persiapan suspensi sel: Sel pelet harus benar-benar ditangguhkan dalam larutan penyangga oleh homogenisasi (memilih solusi buffer Anda kompatibel dengan analisis berikut, misalnya metode kromatografi tertentu). Tambah lysozymes dan / atau aditif lainnya, jika diperlukan (mereka harus juga kompatibel dengan cara pemisahan / pemurnian). Campur / menyeragamkan solusi lembut di bawah sonikasi ringan sampai suspensi lengkap tercapai.
  • Ultrasonic lisis: Tempatkan sampel dalam penangas es. Untuk gangguan sel, sonicate suspensi di 60-90 semburan kedua (menggunakan modus pulsa Ultrasonikator Anda).
  • (. Misalnya 10 menit pada 10.000 x g; di 4degC): pemisahan Centrifuge lisat tersebut. Memisahkan supernatan dari pelet sel hati-hati. supernatan adalah lisat total sel. Setelah penyaringan supernatan, Anda mendapatkan cairan diklarifikasi dari protein sel larut.

 

Video menunjukkan sistem persiapan sampel ultrasonik UIP400MTP, yang memungkinkan persiapan sampel yang andal dari setiap pelat multi-sumur standar menggunakan ultrasound intensitas tinggi. Aplikasi khas UIP400MTP termasuk lisis sel, DNA, RNA, dan geser kromatin serta ekstraksi protein.

Ultrasonicator UIP400MTP untuk sonikasi pelat multi-sumur

Gambar Mini Video

 
Aplikasi yang paling umum untuk ultrasonicators dalam biologi dan bioteknologi adalah:

  • persiapan ekstrak sel
  • Gangguan ragi, bakteri, sel tumbuhan, jaringan sel lunak atau keras, bahan nukleat
  • Ekstraksi Protein
  • Persiapan dan isolasi enzim
  • Produksi antigen
  • ekstraksi DNA dan / atau fragmentasi ditargetkan
  • persiapan liposom
Gangguan sel, lisis dan ekstraksi dengan ultrasound adalah metode persiapan sampel yang efisien di laboratorium.

Gangguan sel dengan ultrasonikator tipe probe adalah metode persiapan sampel yang efisien.

Tabel di bawah ini memberi Anda gambaran umum tentang ultrasonicators kami untuk gangguan dan ekstraksi sel. Klik pada jenis perangkat untuk mendapatkan informasi lebih lanjut tentang setiap homogenizer ultrasonik. Staf teknis kami yang terlatih dan berpengalaman lama akan dengan senang hati membantu Anda memilih ultrasonicator yang paling cocok untuk sampel Anda!
 

Batch Volume Flow Rate Direkomendasikan perangkat
hingga 10 botol atau tabung n.a. VialTweeter
pelat multiwell / microtiter n.a. UIP400MTP
beberapa tabung / pembuluh n.a. CupHorn
1 hingga 500mL 10-200mL/min UP100H
10 hingga 1000mL 20 hingga 200mL/menit UP200Ht, UP200St
10-2000mL 20 hingga 400mL/min UP400St

Hubungi kami / informasi lebih lanjut

Bicaralah dengan kami tentang lisis sel dan proses ekstraksi Anda. Kami akan merekomendasikan Anda ultrasonicator dan parameter pemrosesan yang paling cocok untuk gangguan sel.





Harap dicatat bahwa Kebijakan pribadi.


 

Untuk evaluasi dan optimalisasi aplikasi pelanggan, Hielscher Ultrasonics menawarkan laboratorium proses ultrasonik yang lengkap. Silakan hubungi kami untuk informasi lebih lanjut!
Video ini menunjukkan homogenizer ultrasonik 100 watt UP100H untuk ekstraksi tumbuhan.

Ekstraksi Ultrasonik Senyawa Bioaktif

Gambar Mini Video



Aplikasi berjenis cabang USG di sektor bioteknologi, bioteknologi, mikrobiologi, biologi molekuler, biokimia, imunologi, bakteriologi, virologi, proteomik, genetika, fisiologi, biologi seluler, hematologi, dan botani.

Lisis: Memecahkan Struktur Sel

Sel dilindungi oleh membran plasma semipermeabel yang terdiri dalam bilayer phospho-lipid (bilayer juga protein-lipid; dibentuk oleh lipid hidrofobik dan molekul fosfor hidrofilik dengan molekul protein tertanam) dan menciptakan penghalang antara interior sel (sitoplasma) dan lingkungan ekstraseluler. sel tumbuhan dan sel prokariotik dikelilingi oleh dinding sel. Karena beberapa lapisan dinding sel tebal selulosa, sel-sel tumbuhan lebih sulit untuk melisiskan dari sel-sel hewan. Interior sel, seperti organel, inti, mitokondria, distabilkan oleh sitoskeleton.
Dengan melisiskan sel, itu ditujukan untuk penggalian dan memisahkan organel, protein, DNA, mRNA atau biomolekul lainnya.

Metode Konvensional Lisis Sel dan Kekurangannya

Ada beberapa metode untuk lisat sel, yang dapat dibagi menjadi metode mekanis dan kimia, yang meliputi penggunaan deterjen atau pelarut, penerapan tekanan tinggi, atau penggunaan penggiling atau dari pers Perancis. Kerugian yang paling bermasalah dari metode ini adalah kontrol sulit dan penyesuaian parameter proses dan dengan demikian dampak.
Tabel di bawah ini menampilkan kelemahan utama dari metode lisis umum:

Tabel ini mencantumkan gangguan sel konvensional dan metode lisis dan menunjukkan kelemahan utama dari masing-masing metode.

Tabel: Metode konvensional dari lisis sel memiliki kelemahan utama

 

Prosedur lisis

Lisis adalah proses sensitif. Selama lisis yang perlindungan membran sel hancur, namun inaktivasi, denaturasi dan degradasi protein diekstraksi dengan lingkungan unphysiological (penyimpangan dari nilai pH) harus dicegah. Oleh karena itu, lisis umum dilakukan dalam larutan penyangga. Kebanyakan kesulitan timbul dari gangguan sel yang tidak terkendali mengakibatkan rilis tanpa target dari semua materi intraseluler atau / dan denaturasi produk target.

Literatur / Referensi

Kami akan dengan senang hati mendiskusikan proses Anda.

Mari kita hubungi.