超音波は、細胞構造を崩壊させる効果的な手段です。したがって、超音波処理器は、オープンセルを破壊し、研究および分析のために細胞内分子、タンパク質および細胞小器官を抽出するために実験室で広く使用されている。工業的規模では、超音波崩壊および溶解は、細胞工場から分子を単離するため、またはバイオマスの消化を促進するために使用される。

超音波崩壊とは何ですか?

超音波崩壊は、超音波均質化とも呼ばれ、高強度、低周波超音波を使用して細胞壁を破壊し、液体媒体中の分子構造を破壊するプロセスです。この手法は、いくつかの目的でさまざまな科学および産業アプリケーションで一般的に使用されています。

細胞破壊: 超音波崩壊は、細胞膜を破壊し、タンパク質、核酸、細胞小器官などの細胞内容物を放出するために、細胞生物学および分子生物学において広く使用されている。これは、分析のための細胞内成分の抽出や、微生物学およびバイオテクノロジープロセスにおける細胞の溶解に役立ちます。

• 均一化： これは、特に非混和性の液体を扱う場合や、材料の一貫したブレンドを達成しようとする場合に、サンプル中の成分を均一に混合するのに役立ちます。
• タンパク質抽出: 生物学、プロテオミクス、生命科学では、タンパク質の分析は非常に一般的な作業です。アッセイでタンパク質を分析する前に、細胞内部からタンパク質を抽出して単離する必要があります。超音波処理器は、タンパク質抽出のための最も広く使用されている方法です。
• DNA断片化: DNAとRNAは、細胞内の遺伝情報を保存およびコード化する異なるタイプの核酸です。DNAとRNAが分析されるとき、長鎖は時々断片化されなければならず、このプロセスは超音波処理によって確実かつ効率的に行うことができる。
• サンプル調製: 研究と分析では、サンプル調製はさまざまな分析技術の前に一般的な手順です。超音波崩壊は、分析の精度と再現性を向上させることができるサンプルを溶解または分散するのに役立ちます。

超音波崩壊の利点

なぜ崩壊、細胞破壊、細胞内分子やタンパク質の抽出にプローブ型超音波処理器を使用するのですか?超音波処理器または超音波ディスメンブラターは、超音波処理を高圧均質化、ボールミル粉砕またはマイクロ流動化などの他の崩壊方法と比較した場合に優れた技術にする多くの利点を提供します。

• 非熱的: 超音波崩壊は非熱的方法であり、材料を分解するために熱に依存しないことを意味します。これは、高温が熱に敏感なサンプルを劣化させる可能性があるアプリケーションに有利です。
• 正確で制御された: このプロセスは高精度で制御できるため、特定の破壊、混合、または粒子サイズの縮小が可能です。
• 迅速かつ効率的: 超音波は、一般的に高速かつ効率的な方法であり、ハイスループットアプリケーションに適しています。
• 化学物質使用量の削減: 多くの場合、超音波崩壊は、環境に優しく、化学汚染のリスクを低減することができる過酷な化学物質や有機溶剤の必要性を減らすことができます。
• ミリングメディアなし、ノズルなし: ボール/ビーズミリングや高圧ホモジナイザーなどの代替崩壊技術には欠点があります。ボール/ビーズフライス加工では、フライス盤(ビーズまたはパール)を使用する必要があり、手間のかかる分離と洗浄が必要です。高圧ホモジナイザーには、目詰まりしやすいノズルがあります。対照的に、超音波ホモジナイザーは使いやすく、信頼性が高く、堅牢で、メンテナンスはほとんど必要ありません。
• 万芸： 細菌、植物細胞、哺乳類組織、藻類、真菌など、幅広い材料に適用できるため、さまざまな分野で汎用性の高い技術です。
  拡張性: 超音波技術は、実験室と大規模な生産アプリケーションの両方に適した工業プロセスのためにスケールアップすることができます。

超音波崩壊と細胞破壊の動作原理

超音波は、露出した液体に高圧と低圧の波を交互に生成します。低圧サイクル中、超音波は液体中に小さな真空気泡を生成し、高圧サイクル中に激しく崩壊します。この現象はキャビテーションと呼ばれます。キャビテーション気泡の爆発は、最初のソノポレーションとそれに続く細胞構造の効率的な破壊を引き起こす強い流体力学的せん断力を引き起こす。細胞内分子および細胞小器官は完全に溶媒中に放出される。

細胞構造の超音波分解

せん断力は、繊維状のセルロース系材料を微粒子に崩壊させ、細胞構造の壁を破壊する可能性があります。これにより、デンプンや砂糖などの細胞内物質がより多く液体に放出されます。それに加えて、細胞壁材料は小さな破片に砕かれています。

この効果は、発酵、消化と有機物の他の変換プロセスに使用することができます。粉砕と粉砕した後、超音波は、細胞内物質のより例えばなりますデンプンならびに糖に澱粉を変換する酵素が利用可能な細胞壁の破片。また、液化または糖化の際の酵素にさらされる表面積を増加させません。これは、典型的には、例えば、酵母発酵および他の変換処理の速度及び収率を高めるんバイオマスからのエタノール生産を後押しします。

超音波崩壊を使用する – あらゆる規模で確実かつ効率的に

ヒールシャー超音波処理器は、異なる電力定格と処理能力で利用可能です。あなたは数マイクロリットルから数リットルに小さな生物学的サンプルを超音波処理したいか、生産のために大きな細胞やバイオマスストリームを処理する必要があるかどうか、ヒールシャー超音波は、あなたの生物学的アプリケーションに最適な超音波dismembratorを提供します。

• 約への1mLのための実験室規模。 5L例えば 22ミリメートルソノトロードとUP400St
• ベンチトップスケールで約20L /分、例えば0.1〜 34ミリメートルのソノトロードとフローセルとUIP1000hdT
• 例えば20L /分で生産規模始動 UIP4000hdT または UIP16000hdT

以下の表は、ラボサイズの超音波処理器のおおよその処理能力を示しています。

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以下の表は、当社の産業用超音波装置のおおよその処理能力を示しています。

文献 / 参考文献