ハイスループット超音波処理装置UIP400MTPを用いたバイオフィルムの剥離
マルチウェルプレートおよび96ウェルプレート用に設計されたハイスループット超音波処理装置は、バイオフィルム研究に不可欠なツールであり、特にウェル、チューブ、ピン、ペトリ皿からのバイオフィルムの剥離と除去に使用されます。これらの超音波処理装置は、多数のサンプルの同時処理を容易にし、効率と一貫性を向上させます。Hielscherのハイスループット超音波処理装置UIP400MTPは、マルチウェルプレート、96ウェルプレート、複数のチューブまたはペトリ皿の超音波処理に最適です。均一な超音波振動とキャビテーションにより、プレート底面からバイオフィルムを確実に除去します。このため、マルチウェルプレート用超音波処理装置UIP400MTPは、バイオフィルム除去、バイオフィルムアッセイ、細菌および微生物の研究に最適なサンプル前処理ツールです。
ハイスループットサンプル前処理におけるバイオフィルムの剥離と除去に使用するマルチウェルプレート用超音波処理装置UIP400MTP：
- 細菌性バイオフィルム
- 真核生物のバイオフィルム
- 真菌性バイオフィルム
- 古細菌のバイオフィルム
- 多微生物性バイオフィルム / 複数種混合バイオフィルム
- 歯のバイオフィルム（歯垢）
- 海洋バイオフィルム
- 環境中のバイオフィルム
- 医療機器上のバイオフィルム
- 培養細胞懸濁液
ハイスループット超音波処理装置UIP400MTP ：マルチウェルプレート、96ウェルプレート、チューブ、ペトリ皿からのバイオフィルム除去用。
超音波処理によるバイオフィルムの剥離と除去
Hielscherのハイスループット超音波処理装置UIP400MTPは、マルチウェルプレートと96ウェルプレートを確実かつ均一に超音波処理するために設計されています。バイオフィルム研究に不可欠なマルチウェルプレート用超音波処理装置UIP400MTPは、マルチウェルプレート、チューブ、ペトリ皿からバイオフィルムを剥離・除去するための信頼性の高い技術を提供します。UIP400MTPはハイスループットサンプル前処理を可能にし、バイオフィルムアッセイやその他の関連研究の効率と一貫性を高めるため、学術分野と産業分野の両方の微生物学研究において不可欠な超音波処理装置です。
超音波処理によるバイオフィルム除去： バイオフィルムの剥離を行うには、管理された条件下でマルチウェルプレートのウェル内にバイオフィルムを形成させます。その後、プレートを超音波処理装置に設置し、バイオフィルムの種類と実験目的に応じた具体的な要件に合わせて、時間、振幅、周波数などのパラメーターを設定します。超音波は各ウェル内にキャビテーションを発生させ、バイオフィルムのマトリックスを効果的に破壊し、細胞を剥離させます。
バイオフィルムの超音波サンプル前処理： バイオフィルムアッセイでは、ハイスループット超音波処理装置に複数の用途があります。超音波処理後、剥離したバイオフィルム細胞を回収し、クリスタルバイオレット染色、生細胞数の計数、バイオマス測定などの各種アッセイを用いて定量できます。また、バイオフィルムを抗微生物剤で処理した後に超音波処理を行うことで、これらの薬剤によるバイオフィルム破壊の有効性を評価できます。剥離したバイオフィルム細胞は、さらなる分子解析のためのDNA、RNA、タンパク質の抽出にも使用できるため、ゲノム研究やプロテオーム研究にも有用です。
ハイスループット超音波処理装置には多くの利点があります。複数のサンプルを同時に処理できるため、時間と労力を節約できます。また、すべてのウェルを均一に処理することで、ばらつきを低減し、結果の再現性を向上させます。これらの装置は大規模研究にも適しており、バイオフィルムの形成、破壊、処理に関するハイスループットスクリーニングを可能にします。
(A) バイオフィルム形成、細胞回収、MICおよびMBCBの測定に使用する、2%グルコースを含むTSBを入れたプレート； (B) ブドウ球菌バイオフィルムの形成に使用するピン付きの蓋。
ピン上に形成されたバイオフィルム細胞は、細胞回収のための新鮮な培地を入れた96ウェルプレート内で、Hielscherの超音波処理装置UIP250MTPを用いて5 min処理することにより剥離されました。
（画像および研究：©de Oliveira et al., 2016）
96ウェルプレート用超音波処理装置UIP400MTP ：マイクロタイタープレートおよびマルチウェルプレートの超音波処理用
バイオフィルム研究における超音波バイオフィルム除去の重要性
超音波によるバイオフィルム除去は、その有効性、一貫性、効率、汎用性により、バイオフィルム研究において極めて重要です。バイオフィルムを徹底的かつ均一に破壊し、さまざまなバイオフィルムアッセイで正確かつ再現性の高い解析を容易にします。クリスタルバイオレット染色、生細胞数の計数、ATP生物発光、XTT還元、顕微鏡解析、核酸・タンパク質抽出などのアッセイは、バイオフィルムの形成、生存性、構造、処理に対する応答について包括的な知見を提供します。
超音波処理は、プレート底面、ピン、ペグ、カバーガラスなどの固体基材からバイオフィルムを穏やかに剥離・除去します。
- バイオフィルムの効果的な破壊：
キャビテーション：超音波はキャビテーション気泡を生成し、その崩壊時に強いせん断力が発生して、バイオフィルムの複雑な構造を効果的に破壊します。
徹底的な剥離：正確な定量と解析に不可欠な、表面からのバイオフィルム細胞の徹底的な剥離を確実に行います。 - 一貫性と再現性：
均一な処理：ハイスループット超音波処理装置は、すべてのサンプルに超音波エネルギーを均一に分布させ、ばらつきを低減し、再現性を向上させます。
標準化：バイオフィルム破壊プロトコルの標準化を可能にし、より信頼性が高く、比較可能な結果につながります。 - 効率：
ハイスループット処理能力：複数のサンプルを同時に処理できるため、時間を節約し、バイオフィルム研究におけるサンプル処理能力を高めます。
自動化：自動化されたワークフローに容易に組み込むことができ、効率をさらに向上させ、手作業を削減します。 - 生存性と完全性の維持：
管理された条件：時間や強度などのパラメーターを細かく調整し、後続のアッセイで重要となる細胞の生存性や完全性を損なうことなく、バイオフィルムを破壊できます。 - 汎用性：
幅広い適用範囲：さまざまな種類のバイオフィルム（細菌性、真菌性、複数種混合）に適しており、バイオフィルム研究で使用されるさまざまな表面や材料に対応します。
マルチウェルプレート用超音波処理装置UIP400MTPは多くの利点を備えており、ハイスループットサンプル前処理に不可欠なツールです。
Hielscher Ultrasonicsは、プローブ型超音波処理装置、非接触型超音波処理装置、ハイスループット超音波処理装置など、さまざまなモデルを提供しています。ぜひ今すぐお問い合わせください。技術専門スタッフが、お客様の処理要件についてご相談を承り、バイオフィルム用途に最適な超音波処理装置をご提案します。
マイクロタイタープレート用超音波処理装置UIP400MTP は、研究のためのバイオフィルム剥離に使用されます
文献 / 参考文献
- FactSheet UIP400MTP Multi-well Plate Sonicator – Non-Contact Sonicator – Hielscher Ultrasonics
- UIP400MTP-Multi-well-Plate-Sonicator-Infographic
- De Oliveira A, Cataneli Pereira V, Pinheiro L, Moraes Riboli DF, Benini Martins K, Ribeiro de Souza da Cunha MDL (2016): Antimicrobial Resistance Profile of Planktonic and Biofilm Cells of Staphylococcus aureus and Coagulase-Negative Staphylococci. International Journal of Molecular Sciences 17(9):1423; 2016.
- Martins KB, Ferreira AM, Pereira VC, Pinheiro L, Oliveira A, Cunha MLRS (2019): In vitro Effects of Antimicrobial Agents on Planktonic and Biofilm Forms of Staphylococcus saprophyticus Isolated From Patients With Urinary Tract Infections. Frontiers in Microbiology 2019.
バイオフィルム研究に関するよくある質問
バイオフィルムに最も一般的に使用される足場は何ですか？
実験室での研究において、バイオフィルムに最も一般的に使用される足場はマイクロタイタープレートです。マイクロタイタープレート、特に96ウェル形式は、汎用性、使いやすさ、さまざまな分析手法との適合性により、広く使用されています。
バイオフィルムに最適な96ウェルプレートはどれですか？
バイオフィルム研究に最適な96ウェルプレートは、研究対象となるバイオフィルムの種類、実験構成、研究固有の要件など、複数の要因によって異なります。ただし、バイオフィルム研究で一般的に推奨される96ウェルプレートには、以下のようなものがあります：
- Corning® Costar® 3596 96ウェル透明平底プレート：このプレートは光学的透明度が高く、イメージングや分光光度法によるアッセイに有利なため、よく使用されます。
- Nunc™ MicroWell™ 96ウェルプレート：これらのプレートは、均一なウェル寸法と高い光学的透明度で知られています。さまざまな種類の細胞培養に対応するため、各種の表面処理が施された製品が用意されています。
- Greiner Bio-One CELLSTAR® 96ウェルマイクロプレート：このプレートは、ウェル間の品質が一貫しており、組織培養処理表面や低吸着表面など、さまざまな表面コーティングが用意されているため、バイオフィルム研究によく使用されます。
- 黒色・透明底96ウェルプレート：蛍光または発光測定が必要な研究では、透明な底面を備えた黒色プレート（例：Corning® 3603）が、ウェル間のクロストークを最小限に抑え、シグナル検出を改善するため、最適です。
- 疎水性または親水性コーティングプレート：バイオフィルムや微生物の性質によっては、付着を促進または抑制する特定のコーティングを施したプレートが有用です。例えば、疎水性プレートは、特定の細菌が形成するバイオフィルムに適している場合があります。
- バイオフィルム専用プレート：一部のメーカーは、バイオフィルム研究専用に設計されたプレートを提供しています。これらのプレートは、多くの場合、バイオフィルム形成を促進するように表面特性が改良されており、バイオフィルムアッセイに最適化されています。
バイオフィルム研究用の96ウェルプレートを選択する際は、以下の基準を考慮してください：
- 材質と表面処理： 研究対象となるバイオフィルム形成微生物の付着と増殖を支えるプレートの材質と表面処理を選択してください。
光学的透明度： 光学測定を伴うアッセイでは、プレートの光学的透明度が高いことを確認してください。 - ウェルの設計： ウェルの形状と深さを考慮してください。これらはバイオフィルムの増殖や、その後の処理または測定の有効性に影響する可能性があります。
- 機器との適合性： プレートが、超音波処理装置、インキュベーター、および研究に使用するその他のすべての機器に適合していることを確認してください。Hielscherのマルチウェルプレート用超音波処理装置は、すべての標準的なマイクロタイタープレートおよびマルチウェルプレートに対応しています。
最終的に、最適な選択は、バイオフィルム研究固有の要件と、対象となる微生物の特性によって異なります。
研究で使用される代表的なバイオフィルムアッセイには何がありますか？
研究および診断では、バイオフィルムを調査・分類するために、さまざまな種類のアッセイが使用されます。超音波処理は、固体基材からバイオフィルムを除去してアッセイや解析に使用できる状態にする、一般的なサンプル前処理工程です。
- クリスタルバイオレット染色：
目的：バイオフィルムの総バイオマスを定量します。
方法：バイオフィルムをクリスタルバイオレット色素で染色した後、色素を可溶化し、分光光度法で測定します。
用途：バイオフィルム形成と抗微生物剤の効果の評価に使用されます。 - 生細胞数の計数（CFUアッセイ）：
目的：バイオフィルム内の生細胞数を測定します。
方法：剥離したバイオフィルム細胞を段階希釈して寒天培地に播種し、コロニー形成単位（CFU）を計数します。
用途：バイオフィルム細胞の生存性と抗微生物効果を評価します。 - ATP生物発光：
目的：バイオフィルム細胞の代謝活性を測定します。
方法：生物発光アッセイを用いてATP量を定量します。
用途：バイオフィルムの生存性と代謝状態を示します。 - XTT還元アッセイ：
目的：細胞の代謝活性を評価します。
方法：代謝活性を有する細胞によってXTT試薬が還元され、有色のホルマザン生成物が形成されます。この生成物を分光光度法で定量します。
用途：バイオフィルム細胞の生存性と処理の効果の評価に使用されます。 - 顕微鏡解析：
目的：バイオフィルムの構造と組成を可視化します。
方法：光学顕微鏡法、共焦点レーザー走査顕微鏡法（CLSM）、走査電子顕微鏡法（SEM）などの手法を使用します。
用途：バイオフィルムの構造、分布、処理の効果について詳細な知見を提供します。 - DNA、RNA、タンパク質の抽出：
目的：バイオフィルム細胞の遺伝的プロファイルおよびプロテオームプロファイルを解析します。
方法：バイオフィルム細胞を溶解し、後続の解析（例：PCR、qPCR、シーケンシング、プロテオミクス）のために核酸とタンパク質を抽出します。
用途：バイオフィルムにおける遺伝子発現、遺伝的多様性、タンパク質発現を研究します。 - バイオフィルム阻害・根絶アッセイ：
目的：バイオフィルム形成を防止する能力、または既に形成されたバイオフィルムを根絶する能力を指標として、化合物をスクリーニングします。
方法：バイオフィルムを抗バイオフィルム剤の候補で処理し、前述のアッセイを用いて破壊を評価します。
用途：創薬および抗バイオフィルム療法の開発。
Hielscher Ultrasonicsは、高性能超音波ホモジナイザーを、 研究室規模 から 産業規模まで製造しています。