Teknologi ultrasound Hielscher

Sonication lysis: gangguan sel & Extraction / Ekstraksi

Disintegrasi sel atau lisis adalah bagian umum dari persiapan sampel harian di laboratorium biotek. Tujuan lisis adalah mengganggu bagian dinding sel atau sel yang lengkap untuk melepaskan molekul biologis. Yang disebut lisat dapat terdiri dari plasmid, tes reseptor, protein, DNA, RNA dll. Langkah-langkah berikut dari lisis adalah fraksinasi, isolasi organel atau / dan ekstraksi protein dan pemurnian. Bahan yang diekstraksi (= lisat) harus dipisahkan dan tunduk pada penyelidikan atau aplikasi lebih lanjut, misalnya untuk penelitian proteomik. Homogenizers ultrasonik adalah alat umum untuk lisis sel yang berhasil. Karena intensitas ultrasonik dapat diratakan dengan menyesuaikan parameter proses, intensitas sonication optimal dari sangat lembut hingga sangat keras dapat diatur secara individual untuk setiap substansi dan media untuk memenuhi kebutuhan aplikasi spesifik.

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.

Sonikasi biasanya digunakan untuk preparasi sampel sel.

Gambar 1:. Ekstraksi ultrasonik dari sel: bagian melintang mikroskopis (TS) batang apikal mint (Mentha piperita) menunjukkan mekanisme tindakan selama ekstraksi ultrasonik dari sel-sel (perbesaran 2000x) [sumber daya: Vilkhu et al. 2011]

metode

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.
Kelemahan utama dari metode lisis umum:

teknik lisis berbeda

Tabel: Metode konvensional dari lisis sel memiliki kelemahan utama

Sebaliknya, sonikasi adalah alat yang sangat efisien dan dapat diandalkan untuk disintegrasi sel yang memungkinkan untuk kontrol penuh atas parameter sonikasi. Hal ini memastikan selektivitas yang tinggi pada rilis bahan dan kemurnian produk. [Balasundaram et al. 2009] Sangat cocok untuk semua jenis sel dan mudah diterapkan dalam skala kecil dan besar. Ultrasonicators yang mudah dibersihkan. Sebuah Homogenizer ultrasonik selalu dilengkapi bersih-di-tempat (CIP) dan (SIP) fungsi mensterilkan-di-tempat. sonotrode terdiri dalam titanium tanduk besar yang dapat dihapus atau memerah dalam air atau pelarut (tergantung pada media bekerja). Pemeliharaan ultrasonicators adalah karena ketahanan mereka hampir neglectable.

lysis

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.

lisis sel ultrasonik dapat digunakan untuk persiapan sampel di laboratorium dan untuk produksi volume besar. Klik untuk memperbesar!

Gambar 1:. 200 watt Homogenizer ultrasonik kuat UP200Ht dengan kontrol digital dan perekaman data otomatis untuk lisis sel yang handal dan direproduksi.

ultrasonik lysis

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.

Ultrasonic Homogenizer VialTweeter untuk persiapan sampel simultan hingga 10 tabung. (Klik untuk memperbesar!)

Perangkat ultrasonik VialTweeter memungkinkan untuk preparasi sample simultan sampai 10 botol di bawah kondisi proses yang sama.

ultrasonik homogenizers dengan kekuatan yang besar

Berbagai jenis Perangkat Ultrasonik memungkinkan untuk pencocokan tujuan persiapan sampel dan untuk menjamin user-keramahan dan kenyamanan pengoperasian. Probe-jenis ultrasonicators adalah perangkat yang paling umum di laboratorium. Mereka yang paling cocok untuk persiapan sampel kecil dan menengah dengan volume 0.1ml hingga 1000ml. ukuran daya yang berbeda dan sonotrodes memungkinkan untuk beradaptasi Ultrasonikator untuk volume sampel dan kapal untuk hasil sonicating paling efektif dan efisien. Perangkat Probe ultrasonik adalah pilihan terbaik ketika sampel tunggal harus siap.

Jika sampel lebih banyak harus disiapkan, misalnya 8 botol larutan sel, perangkat seperti VialTweeter atau cuphorn ultrasonik adalah homogenizer yang paling sesuai untuk lisis. Beberapa botol disiram pada waktu bersamaan, dengan intensitas yang sama. Ini menghemat waktu tidak hanya, tapi juga memastikan perlakuan yang sama terhadap semua sampel, yang membuat hasil di antara sampel dapat diandalkan dan sebanding. Selanjutnya, kontaminasi silang dengan cara membenamkan sonotrode ultrasonik (juga dikenal sebagai probe ultrasonik, tanduk, ujung, atau jari) dihindari. Karena botol digunakan, pembersihan dan pembersihan sampel yang memakan waktu karena dekapan kapal diabaikan.
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.

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

  • persiapan ekstrak sel
  • Gangguan ragi, bakteri, sel-sel tumbuhan, lembut & jaringan sel keras, bahan nukleat
  • Ekstraksi Protein
  • Persiapan dan isolasi enzim
  • Produksi antigen
  • ekstraksi DNA dan / atau fragmentasi ditargetkan
  • persiapan liposom
kekuatan USG tinggi homogenizers seperti UIP1000hd digunakan untuk gangguan sel dan ekstraksi dalam batch atau modus aliran-meskipun terus menerus. (Klik untuk memperbesar!)

sistem benchtop ultrasonik seperti UIP1000hd (1kW) dapat memproses volume yang lebih besar dari bahan biologis.

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

Untuk evaluasi dan optimalisasi aplikasi pelanggan, Hielscher Ultrasonics menawarkan sepenuhnya dilengkapi Laboratorium Proses Ultrasonic. Silahkan hubungi kami untuk informasi lebih lanjut!

Literatur / Referensi

  • Balasundaram, B .; Harrison, S .; Bracewell, D. G. (2009): Kemajuan dalam strategi rilis produk dan dampak pada desain bioproses. Tren Bioteknologi 27/8, 2009. pp. 477-485.
  • Vilkhu, K.; Manasseh, R.; Mawson, R.; Ashokkumar, M. (2011): Ultrasonic Recovery and Modification of Food ingredients. In: Feng/ Barbosa-Cánovas/ Weiss (2011): Ultrasound Technologies for Food and Bioprocessing. New York: Springer, 2011. pp. 345-368.

Hubungi kami / informasi lebih lanjut

Hubungi kami mengenai kebutuhan pengolahan Anda. Kami akan merekomendasikan parameter setup dan pengolahan yang paling cocok untuk proyek Anda.





Harap dicatat bahwa Kebijakan pribadi.