Padroneggiare le attività di laboratorio con un omogeneizzatore a ultrasuoni
I sonicatori sono strumenti di laboratorio essenziali utilizzati per un’ampia gamma di applicazioni, quali omogeneizzazione e miscelazione, estrazione, dispersione, emulsificazione, dissoluzione, disgregazione cellulare, frammentazione del DNA e reazioni sonochimiche. Solitamente, i sonicatori a sonda vengono utilizzati per svolgere queste comuni attività nel lavoro quotidiano di laboratorio. Per i campioni di laboratorio per i quali la contaminazione crociata o la perdita di campione rappresentano fattori limitanti, i sonicatori senza contatto Hielscher sono la soluzione di riferimento per la preparazione dei campioni mediante ultrasuoni.
Sonicatori a sonda e sonicatori senza contatto
Il sonicatore a sonda applica al mezzo onde ultrasoniche intense – concentrate sulla punta del sonotrodo o della sonda. L’utilizzo di un recipiente aperto o chiuso consente un trattamento a ultrasuoni dei mezzi liquidi semplice ma affidabile. Il montaggio del sonotrodo su una cella di flusso consente la sonicazione continua di un flusso di liquido. Questa configurazione a flusso continuo è un metodo sofisticato per trattare mediante ultrasuoni volumi maggiori oppure liquidi viscosi e paste.
Utilizzando sonicatori senza contatto quali VialTweeter, il sonicatore per piastre multipozzetto UIP400MTP, CupHorn e il reattore a flusso GDmini2, è possibile trattare i campioni senza toccarli e senza contatto – evitando la contaminazione crociata e la perdita di campione. Un altro vantaggio dei sonicatori senza contatto Hielscher è l’elevata capacità di trattamento dei campioni durante la loro preparazione.
La sonicazione consiste nell’applicare ultrasuoni di potenza mediante una sonda ultrasonica per agitare e manipolare le particelle presenti in un campione. I sonicatori sono ampiamente utilizzati nella ricerca accademica, nei laboratori analitici e forensi, nelle strutture cliniche e nei siti produttivi, dove la sonicazione viene impiegata per omogeneizzare e miscelare sospensioni liquido-liquido o liquido-solido, estrarre sostanze bioattive e composti cellulari, disgregare cellule, batteri e tessuti, dissolvere polveri, rimuovere biofilm o avviare reazioni chimiche.
Poiché il campo di applicazione dei sonicatori è così ampio, questi strumenti vengono spesso denominati in relazione alla loro funzione specifica. Per questo motivo è possibile trovare i sonicatori sotto denominazioni diverse, quali:
- Omogeneizzatore a ultrasuoni:
Gli omogeneizzatori a ultrasuoni vengono utilizzati per miscelare e amalgamare due o più fasi fino a ottenere una sospensione uniforme. Come potente alternativa agli omogeneizzatori ad alta pressione, ai miscelatori a lame e ai microfluidizzatori, i sonicatori a sonda si distinguono per la loro eccezionale capacità di produrre nanodispersioni e nanoemulsioni. - Dispersore a ultrasuoni:
I dispersori a ultrasuoni utilizzano onde sonore ad alta frequenza per ridurre le dimensioni delle particelle e distribuirle uniformemente all’interno di un liquido. Questo processo è particolarmente utile per creare sospensioni stabili di particelle solide nei liquidi, ad esempio per disperdere pigmenti negli inchiostri o particelle nelle sospensioni dense. - Emulsionatore a ultrasuoni:
Gli emulsionatori a ultrasuoni utilizzano onde ultrasoniche per creare emulsioni fini miscelando 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 frammentano le goccioline fino a ottenere emulsioni di dimensioni nanometriche, rendendole stabili e uniformi. - Frantumatore cellulare a ultrasuoni:
Noti 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, quali oli essenziali, flavonoidi o altre sostanze fitochimiche. L’effetto della cavitazione migliora la penetrazione del solvente e il trasferimento di massa, consentendo un’estrazione più efficiente. - Dissolutore a ultrasuoni:
I dissolutori a ultrasuoni utilizzano l’energia ultrasonica per dissolvere solidi nei liquidi in modo rapido ed efficiente. Questo è utile per preparare soluzioni o sospensioni in cui il soluto deve essere disperso uniformemente e rapidamente, ad esempio nei prodotti farmaceutici o nelle formulazioni chimiche. - Miscelatore a ultrasuoni:
I miscelatori a ultrasuoni impiegano onde ultrasoniche ad alta intensità per miscelare liquidi e sospensioni dense, garantendo una composizione uniforme. Questo processo di miscelazione può gestire un’ampia gamma di viscosità ed è particolarmente efficace nell’omogeneizzazione di prodotti difficili da miscelare con metodi convenzionali, come paste cementizie o masterbatch con un elevato contenuto di 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 industriali per mantenere nel tempo l’uniformità di soluzioni, sospensioni o dispersioni.
Sonicazione di piastre multipozzetto e piastre di Petri
Le piastre multipozzetto e le piastre di Petri sono recipienti comunemente utilizzati in laboratorio. Le piastre multipozzetto, note anche come micropiastre o piastre a micropozzetti, sono piastre piatte dotate di più «pozzetti» utilizzati come piccole provette. Sono disponibili in varie configurazioni, generalmente con 6, 12, 24, 48, 96, 384 o 1536 pozzetti, consentendo di eseguire screening e test con un’elevata capacità di trattamento dei campioni.
Le piastre di Petri, invece, sono recipienti cilindrici poco profondi, dotati di coperchio e generalmente realizzati in vetro o plastica. Offrono una superficie piana per la coltura di microrganismi.
La particolare struttura di entrambi i recipienti per campioni comporta difficoltà quando si deve applicare la sonicazione come fase di trattamento. Con il sonicatore per piastre UIP400MTP, Hielscher offre un potente sonicatore in grado di trattare qualsiasi piastra multipozzetto, micropiastra e piastra di Petri standard.
Scoprite di più sull’UIP400MTP come potente sonicatore per la preparazione dei campioni in piastre a 96 pozzetti e piastre di Petri!
La tabella seguente offre una panoramica dei nostri sonicatori a sonda e senza contatto per le comuni applicazioni di laboratorio:
| Dispositivi consigliati | Volume del lotto | Portata |
|---|---|---|
| Sonicatore per piastre a 96 pozzetti UIP400MTP | piastre multipozzetto / per microtitolazione | n.a. |
| CupHorn a ultrasuoni | CupHorn per fiale o becher | n.a. |
| GDmini2 | microreattore a flusso a ultrasuoni | n.a. |
| VialTweeter | da 0,5 a 1,5mL | n.a. |
| UP100H | da 1 a 500mL | da 10 a 200mL/min |
| UP200Ht, UP200St | da 10 a 1000mL | da 20 a 200mL/min |
| UP400St | da 10 a 2000mL | da 20 a 400mL/min |
| UIP500hdT | da 100 a 5000mL | da 0,1 a 4L/min |
| Setacciatore a ultrasuoni | n.a. | n.a. |
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Domande frequenti
Come si utilizza un sonicatore da laboratorio?
Un sonicatore da laboratorio è uno strumento utilizzato per applicare energia ultrasonica al fine di agitare le particelle presenti in un campione, spesso per omogeneizzare, emulsionare, disperdere nanoparticelle o disgregare cellule. Per utilizzare un sonicatore da laboratorio, occorre innanzitutto preparare il campione in un recipiente adatto. Se si utilizza un sonicatore a sonda, immergere la sonda nel campione assicurandosi che non tocchi le pareti o il fondo del recipiente. Regolare le impostazioni del sonicatore, quali ampiezza, frequenza degli impulsi e durata, in base ai requisiti specifici dell’applicazione. Per un sonicatore senza contatto, collocare il recipiente contenente il campione nel supporto come indicato nel manuale, affinché le onde ultrasoniche vengano trasmesse in modo ottimale. Accendere il sonicatore e monitorare il processo, regolando i parametri secondo necessità per ottenere l’effetto desiderato. Indossare sempre dispositivi di protezione adeguati, come protezioni per l’udito.
Quali sono le applicazioni dei sonicatori nei laboratori?
La sonicazione ha numerose applicazioni nei laboratori di vari settori. Viene comunemente utilizzata per la disgregazione cellulare e la lisi, consentendo l’estrazione di componenti intracellulari quali DNA, RNA e proteine. Viene inoltre impiegata nella preparazione di emulsioni e dispersioni, migliorando la miscelazione di liquidi immiscibili o la distribuzione delle nanoparticelle all’interno di un mezzo. I sonicatori sono preziosi nella sintesi di nanoparticelle, contribuendo alla riduzione delle dimensioni delle particelle e alla prevenzione dell’agglomerazione. Inoltre, la sonicazione viene utilizzata per il degasaggio dei liquidi, rimuovendo i gas disciolti che possono interferire con determinate 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 nella loro struttura e 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 da piccoli a grandi e consente un controllo preciso del processo di sonicazione. Un bagno a ultrasuoni, invece, trasmette le onde ultrasoniche attraverso un mezzo liquido nel quale viene collocato il recipiente contenente il campione. Questa sonicazione indiretta è debole e non uniforme, perciò viene comunemente utilizzata per la pulizia o il degasaggio.
È possibile ottenere una sonicazione indiretta in condizioni intense e uniformi utilizzando sonicatori senza contatto quali VialTweeter, il sonicatore per piastre multipozzetto UIP400MTP o il reattore a flusso GDmini2. Questi sonicatori ad alta potenza e con un’elevata capacità di trattamento dei campioni consentono una sonicazione dei campioni controllata con precisione, risultando adatti alla ricerca e alla diagnostica.
Quali sono le applicazioni della sonicazione nell’HPLC?
La preparazione dei campioni mediante 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 di estrazione, aumenta il recupero degli analiti e riduce il tempo di preparazione dei campioni, consentendo analisi cromatografiche più sensibili e riproducibili. Scoprite di più sulla preparazione dei campioni mediante ultrasuoni per l’HPLC!
Nella cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC), la sonicazione consente la modifica e la funzionalizzazione di nanoparticelle, come microsfere di silice o zirconia. La sonicazione è un metodo altamente efficace per sintetizzare particelle di silice con struttura nucleo-guscio, particolarmente utili per le colonne HPLC. Scoprite di più!
Inoltre, la sonicazione viene utilizzata per la preparazione dei campioni. Garantisce una miscelazione e una dissoluzione complete di analiti e reagenti, fondamentali per ottenere risultati cromatografici accurati e riproducibili. La sonicazione contribuisce al degasaggio dei 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 la rimozione efficace di eventuali contaminanti o residui.
Come viene utilizzato il sonicatore nelle biotecnologie e nelle scienze della vita?
Nelle biotecnologie e nelle scienze della vita, i sonicatori sono strumenti indispensabili per varie 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 vengono utilizzati nella preparazione di liposomi e altri sistemi di somministrazione dei farmaci basati su nanoparticelle, migliorando l’efficacia e il direzionamento degli agenti terapeutici.
Il sonicatore per piastre multipozzetto UIP400MTP viene utilizzato per la miniaturizzazione dei saggi e l’integrazione nell’automazione di laboratorio – consentendo flussi di lavoro fluidi con un’elevata capacità di trattamento dei campioni. Scoprite di più sul sonicatore per micropiastre UIP400MTP per flussi di lavoro ad alta capacità di trattamento dei campioni!
Letteratura / Riferimenti bibliografici
- Ultrasonic Homogenizers for Efficient Sample Preparation – Hielscher Ultrasonics
- Guidelines for Autoclaving Ultrasonic Sonotrodes and Flow Cells – HielscherUltrasonic
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- 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, dalla scala di laboratorio a quella industriale.