Padroneggiare le attività di laboratorio con un omogeneizzatore a ultrasuoni
I sonicatori sono strumenti di laboratorio essenziali utilizzati per un'ampia gamma di applicazioni, come omogeneizzazione e miscelazione, estrazione, dispersione, emulsione, dissoluzione, disgregazione cellulare, frammentazione del DNA e reazioni sionochimiche. In genere, i sonicatori a sonda vengono utilizzati per svolgere questi compiti comuni nel lavoro quotidiano di laboratorio. Per i campioni di laboratorio, dove la contaminazione incrociata o la perdita del campione sono fattori limitanti, i sonicatori senza contatto Hielscher sono la soluzione ideale per la preparazione dei campioni a ultrasuoni.
Sonicatori a sonda e Sonicatori senza contatto
Il sonicatore a sonda applica intense onde di ultrasuono – focalizzato sulla punta del sonotrodo o della sonda – nel fluido. L'uso di un recipiente aperto o chiuso consente un trattamento ultrasonico semplice e affidabile dei liquidi. Il montaggio del sonotrodo su una cella di flusso consente la sonicazione continua di un flusso liquido. Questa configurazione a flusso continuo è un modo sofisticato per trattare a ultrasuoni volumi maggiori o liquidi e paste viscose.
Utilizzando sonicatori senza contatto come VialTweeter, il sonicatore per piastre a pozzetti multipli UIP400MTP, CupHorn e il reattore a flusso GDmini2, i campioni possono essere processati in condizioni no-touch / senza contatto. – evitando la contaminazione incrociata e la perdita di campioni. Un altro vantaggio dei sonicatori senza contatto Hielscher è l'elevata capacità produttiva nella preparazione dei campioni.
La sonicazione consiste nell'applicazione di ultrasuoni di potenza tramite una sonda a ultrasuoni per agitare e manipolare le particelle in un campione. Gli ultrasuonatori sono ampiamente utilizzati nella ricerca accademica, nei laboratori analitici e forensi, nelle strutture cliniche e nei siti di produzione, dove la sonicazione viene impiegata per omogeneizzare e mescolare sospensioni liquido-liquido o liquido-solido, per estrarre sostanze bioattive e composti cellulari, per disintegrare cellule, batteri e tessuti, per dissolvere polveri, per rimuovere biofilm o per avviare reazioni chimiche.
Poiché il campo di applicazione dei sonicatori è così ampio, i sonicatori vengono spesso definiti in relazione al loro compito specifico. Per questo motivo è possibile trovare gli ultrasuoni con termini diversi, come ad esempio:
- Omogeneizzatore a ultrasuoni:
Gli omogeneizzatori a ultrasuoni sono utilizzati per mescolare e miscelare due o più fasi in una sospensione uniforme. Come potente alternativa agli omogeneizzatori ad alta pressione, ai miscelatori a lama e ai microfluidificatori, i sonicatori a sonda brillano per la loro eccezionale capacità di produrre nano-dispersioni e nano-emulsioni. - Dispersore a ultrasuoni:
I dispersori a ultrasuoni utilizzano onde sonore ad alta frequenza per scomporre le particelle in dimensioni più piccole e distribuirle uniformemente all'interno di un liquido. Questo processo è particolarmente utile per creare sospensioni stabili di particelle solide nei liquidi, come la dispersione di pigmenti negli inchiostri o di particelle negli impasti. - Emulsionante a ultrasuoni:
Gli emulsionatori a ultrasuoni utilizzano le onde ultrasoniche per creare emulsioni fini mescolando due liquidi immiscibili, come olio e acqua. Le onde sonore ad alta intensità generano bolle di cavitazione che implodono, creando intense forze di taglio che scompongono le gocce in emulsioni di dimensioni nanometriche, rendendole stabili e uniformi. - Frantumatore a ultrasuoni:
Conosciuti anche come disgregatori cellulari o lisatori a ultrasuoni, questi dispositivi utilizzano l'energia ultrasonica per rompere le membrane cellulari e rilasciare il contenuto intracellulare. Questo processo è essenziale nelle applicazioni biologiche e biochimiche per estrarre proteine, DNA e altri componenti cellulari. - Estrattore a ultrasuoni:
Gli estrattori a ultrasuoni applicano onde ultrasoniche per disgregare il materiale vegetale, migliorando l'estrazione di composti bioattivi, come oli essenziali, flavonoidi o altre sostanze fitochimiche. L'effetto di cavitazione migliora la penetrazione del solvente e il trasferimento di massa, rendendo l'estrazione più efficiente. - Dissolutore a ultrasuoni:
I dissolutori a ultrasuoni utilizzano l'energia ultrasonica per sciogliere i solidi nei liquidi in modo rapido ed efficiente. Ciò è utile per preparare soluzioni o sospensioni in cui il soluto deve essere disperso in modo uniforme e rapido, come nel caso di prodotti farmaceutici o formulazioni chimiche. - Miscelatore a ultrasuoni:
I miscelatori a ultrasuoni utilizzano onde ultrasonore ad alta intensità per miscelare liquidi e impasti, garantendo una composizione uniforme. Questo processo di miscelazione è in grado di gestire un'ampia gamma di viscosità ed è particolarmente efficace per omogeneizzare prodotti difficili da miscelare con i metodi convenzionali, come le paste di cemento o i lotti master con elevati carichi solidi. - Agitatore a ultrasuoni:
Gli agitatori a ultrasuoni utilizzano l'energia ultrasonica per mescolare o agitare i liquidi, favorendo una miscelazione uniforme e prevenendo la sedimentazione. Questo metodo è utile in vari settori per mantenere la consistenza di soluzioni, sospensioni o dispersioni nel tempo.
Sonicazione di piastre a pozzetti multipli e piastre di Petri
Le piastre a pozzetti multipli e le piastre di Petri sono comuni recipienti da laboratorio. Le piastre a pozzetti multipli, note anche come micropiastre o piastre per micropozzetti, sono piastre piatte con più di un pozzetto. “pozzi” utilizzati come piccole provette. Sono disponibili in varie configurazioni, in genere con 6, 12, 24, 48, 96, 384 o 1536 pozzetti, che consentono di effettuare screening e test ad alta produttività.
Le piastre di Petri, invece, sono piatti poco profondi, cilindrici e con coperchio, tipicamente in vetro o plastica. Forniscono una superficie piana per la coltura dei microrganismi.
Il design specifico di entrambi i recipienti per campioni pone delle sfide quando la sonicazione deve essere applicata come fase di lavorazione. Con il sonicatore per piastre UIP400MTP, Hielscher offre un potente sonicatore in grado di gestire piastre multipozzetto, micropiastre e piastre Petri standard.
Per saperne di più sull'UIP400MTP come potente sonicatore per la preparazione di campioni in piastre da 96 pozzetti e piastre di Petri!
Questo sonicatore Hielscher è certificato ISO, conforme alle norme UL, RoHs e CE. È in grado di funzionare 24 ore su 24, 7 giorni su 7, per flussi di lavoro ad alta produttività.
La tabella seguente fornisce una panoramica dei nostri ultrasuoni a sonda e senza contatto per le più comuni applicazioni di laboratorio:
| Dispositivi raccomandati | Volume di batch | Portata |
|---|---|---|
| UIP400MTP Sonicatore per piastre a 96 pozzetti | piastre multipozzetto / microtitolazione | n.a. |
| Coccodrillo a ultrasuoni | CupHorn per fiale o becher | n.a. |
| GDmini2 | Reattore a microflusso a ultrasuoni | n.a. |
| VialTweeter | 0,5-1,5 mL | n.a. |
| UP100H | 1 - 500mL | 10 - 200mL/min |
| UP200Ht, UP200St | Da 10 a 1000 ml | Da 20 a 200 mL/min |
| UP400St | 10 - 2000mL | 20 - 400mL/min |
| UIP500hdT | Da 100 a 5000 ml | 0Da .1 a 4L/min |
| Agitatore a ultrasuoni a setaccio | n.a. | n.a. |
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Domande frequenti
Come si usa un sonicatore da laboratorio?
Un sonicatore da laboratorio è uno strumento utilizzato per applicare energia ultrasonica per agitare le particelle in un campione, spesso allo scopo di omogeneizzare, emulsionare, disperdere nanoparticelle o disgregare le cellule. Per utilizzare un sonicatore da laboratorio, è necessario preparare il campione in un contenitore adatto. Se si utilizza un sonicatore a sonda, immergere la sonda nel campione assicurandosi che non tocchi i lati o il fondo del contenitore. Regolare le impostazioni del sonicatore, come ampiezza, frequenza degli impulsi e durata, in base ai requisiti specifici dell'applicazione. Per un sonicatore senza contatto, posizionare il contenitore del campione nel supporto come indicato nel manuale, in modo che le onde ultrasonore vengano trasmesse in modo ottimale. Accendere il sonicatore e monitorare il processo, regolando i parametri se necessario per ottenere l'effetto desiderato. Indossare sempre un equipaggiamento protettivo adeguato, ad esempio una protezione per le orecchie.
Quali sono le applicazioni dei sonicatori nei laboratori?
La sonicazione trova numerose applicazioni nei laboratori in diversi campi. È comunemente utilizzata per la disgregazione e la lisi delle cellule, consentendo l'estrazione di componenti intracellulari come DNA, RNA e proteine. Viene impiegato anche nella preparazione di emulsioni e dispersioni, migliorando la miscelazione di liquidi immiscibili o la distribuzione di nanoparticelle in un mezzo. I sonicatori sono preziosi nella sintesi delle nanoparticelle, in quanto aiutano a ridurre le dimensioni delle particelle e a prevenire l'agglomerazione. Inoltre, la sonicazione viene utilizzata per il degassamento dei liquidi, rimuovendo i gas disciolti che possono interferire con alcune tecniche analitiche.
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Qual è la differenza tra un sonicatore a sonda e un bagno a ultrasuoni?
La differenza principale tra un sonicatore a sonda e un bagno a ultrasuoni risiede nel design e nell'applicazione. Un sonicatore a sonda utilizza una sonda in titanio che entra direttamente in contatto con il campione, erogando un'intensa energia ultrasonica in un'area localizzata. Questa applicazione diretta è ideale per volumi piccoli o grandi e fornisce un controllo preciso sul processo di sonicazione. Al contrario, un bagno a ultrasuoni trasmette le onde ultrasoniche attraverso un mezzo liquido in cui è posto il contenitore del campione. Questa sonicazione indiretta è debole e non uniforme, quindi viene comunemente utilizzata per la pulizia o il degasaggio.
La sonicazione indiretta in condizioni intense e uniformi può essere ottenuta utilizzando sonicatori senza contatto come il VialTweeter, il sonicatore per piastre a più pozzetti UIP400MTP o il reattore a flusso GDmini2. Questi sonicatori ad alta potenza e ad alta produttività consentono la sonicazione controllata con precisione dei campioni, rendendoli adatti alla ricerca e alla diagnostica.
Quali sono le applicazioni della sonicazione in HPLC?
La preparazione del campione con ultrasuoni migliora l'analisi HPLC utilizzando la cavitazione acustica per disgregare le matrici dei campioni e accelerare il trasferimento degli analiti nel solvente di estrazione. Questa tecnica migliora l'efficienza dell'estrazione, aumenta il recupero degli analiti e riduce i tempi di preparazione dei campioni, consentendo analisi cromatografiche più sensibili e riproducibili. Per saperne di più sulla preparazione dei campioni a ultrasuoni per HPLC!
Nella cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC), la sonicazione consente di modificare e funzionalizzare le nanoparticelle, come le microsfere di silice o zirconia. L'ultrasonicazione è un metodo molto efficace per sintetizzare particelle di silice a guscio centrale, particolarmente utili per le colonne HPLC. Leggi di più!
Inoltre, la sonicazione viene utilizzata per la preparazione dei campioni. Garantisce la miscelazione e la dissoluzione completa degli analiti e dei reagenti, fondamentale per ottenere risultati cromatografici accurati e riproducibili. La sonicazione aiuta a degassare i solventi, rimuovendo i gas disciolti che possono formare bolle e interferire con il flusso e la rilevazione nei sistemi HPLC. Inoltre, la sonicazione viene utilizzata per pulire i componenti HPLC, come le colonne e le parti dell'iniettore, garantendo l'effettiva rimozione di eventuali contaminanti o residui.
Come viene utilizzato il Sonicator nelle biotecnologie e nelle scienze biologiche?
Nelle biotecnologie e nelle scienze della vita, gli ultrasuoni sono uno strumento indispensabile per diverse applicazioni. Sono ampiamente utilizzati per la lisi cellulare e l'estrazione di materiali intracellulari, essenziali per gli studi di biologia molecolare che coinvolgono acidi nucleici e proteine. La sonicazione viene impiegata nella frammentazione di DNA, RNA e cromatina per il sequenziamento e altre analisi genetiche, consentendo lo studio del materiale genetico su scala più fine. Inoltre, i sonicatori sono utilizzati nella preparazione di liposomi e di altri sistemi di somministrazione di farmaci basati su nanoparticelle, per migliorare l'efficacia e la destinazione degli agenti terapeutici.
Il sonicatore per piastre multipozzetto UIP400MTP è utilizzato per la miniaturizzazione dei test e l'integrazione nell'automazione del laboratorio. – consentendo flussi di lavoro fluidi e ad alta produttività. Per saperne di più sul sonicatore per micropiastre UIP400MTP per i flussi HT!
Letteratura / Riferimenti
- Ultrasonic Homogenizers for Efficient Sample Preparation – Hielscher Ultrasonics
- Guidelines for Autoclaving Ultrasonic Sonotrodes and Flow Cells – HielscherUltrasonic
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- 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 produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni da laboratorio a dimensioni industriali.