細胞の超音波崩壊
超音波処理は、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、研究室で開腹細胞を破壊し、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広く使用されています。工業規模では、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、低周波の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、さまざまな科学および産業アプリケーションで、いくつかの目的で一般的に使用されています。
細胞の混乱: 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、微生物学やバイオテクノロジーの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、サンプル内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、ライフサイエンスでは、タンパク質の分析は非常に一般的な作業です。タンパク質をアッセイで分析する前に、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。ソニケーターは、タンパク質抽出に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する異なるタイプの核酸です。DNAおよびRNAを解析するとき、長い鎖を断片化しなければならないことがありますが、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ます。
- サンプル調製: 研究や分析では、さまざまな分析技術の前にサンプル調製が一般的な手順です。超音波崩壊は、サンプルを溶解または分散させるのに役立ち、分析の精度と再現性を向上させる可能性があります。

プローブ式超音波装置 UP200St 細胞崩壊、細胞破壊および抽出用
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ソニケーターを使用するのですか?超音波発生器または超音波記憶装置は、高圧均質化、ボールミリング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、超音波処理を優れた技術にする多くの利点を提供します。
- 非サーマル: 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、高温で熱に弱いサンプルが劣化す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になります。
- 迅速かつ効率的: 超音波処理は一般に迅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。
- 化学薬品使用量の削減: 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減らすことができる、刺激の強い化学物質や有機溶剤の必要性を減らすことができます。
- フライス加工媒体なし、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の崩壊技術には、欠点があります。ボール/ビーズのフライス加工では、フライス加工媒体(ビーズまたは真珠)を使用する必要があり、手間をかけて分離して洗浄する必要があります。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、菌類など、幅広い材料に適用でき、さまざまな分野で汎用性の高い技術となっています。
スケーラビリティ: 超音波技術は、工業プロセスに合わせてスケールアップできるため、実験室と大規模生産の両方のアプリケーションに適しています。
超音波崩壊と細胞破壊の動作原理
超音波処理は、露出した液体中に交互に高圧波と低圧波を生成します。低圧サイクルでは、超音波が液体中に小さな真空気泡を作り出し、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縮は、強い流体力学的せん断力を引き起こし、それが最初のソノポレーションを引き起こし、その後に細胞構造の効率的な破壊を引き起こします。細胞内分子と細胞小器官は溶媒中に完全に放出されます。
細胞構造の超音波崩壊
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さらに液体に放出されます。それに加えて、細胞壁の材料は小さな破片に壊れています。
この効果は、有機物の発酵、消化、およびその他の変換プロセスに使用できます。粉砕および粉砕後、超音波処理は、デンプンなどの細胞内材料、ならびにデンプンを糖に変換する酵素に利用可能な細胞壁の破片をより多くする。また、液化または糖化中に酵素にさらされる表面積も増加します。これにより、通常、酵母発酵やその他の変換プロセスの速度と収率が向上します。たとえば、バイオマスからのエタノール生産を促進します。
超音波崩壊を使用する – あらゆる規模で信頼性と効率性を確保
ヒールシャーの超音波処理器は、さまざまな電力定格と処理能力で利用できます。あなたが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どうか、または生産のために大きな細胞または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にあなたの生物学的アプリケーションのための最も適切な超音波記憶器を提供します。
- 1mLから約5Lまでのラボスケール UP400St 22mmソノトロード付
- ベンチトップスケールは約0.1〜20L / min(例:) UIP1000hdT 34mmソノトロードとフローセル付き
- 20L / minから始まる生産規模(例:) UIP4000hdTの 又は UIP16000hdT
以下の表は、ラボサイズの超音波装置のおおよその処理能力を示しています。
推奨デバイス | バッチボリューム | 流量 |
---|---|---|
UIP400MTP 96ウェルプレートソニケーター | マルチウェル/マイクロタイタープレート | N.A. |
超音波カップホーン | バイアルまたはビーカー用のCupHorn | N.A. |
GDmini2の | 超音波マイクロフローリアクター | N.A. |
バイアルツイーター | 0.5〜1.5mL | N.A. |
UP100Hの | 1〜500mL | 10〜200mL/分 |
UP200HTの, UP200セント | 10〜1000mL | 20〜200mL/分 |
UP400セント | 10〜2000mL | 20〜400mL/分 |
超音波ふるいシェーカー | N.A. | N.A. |
細胞の崩壊を目的とした超音波装置の使用に関する詳細情報を受け取りたい場合は、以下のフォームを使用してください。喜んでお手伝いさせていただきます。
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以下の表は、工業用超音波装置のおおよその処理能力を示しています。
バッチボリューム | 流量 | 推奨デバイス |
---|---|---|
200mLから5L | 0.05 から 1L/分 | UIP500hdTの |
1〜10L | 0.1から2L /分 | UIP1000hdTの |
5〜20L | 0.2 から 4L/min | UIP2000hdT |
10〜100L | 2〜10L/分 | UIP4000hdTの |
15〜150L | 3〜15L /分 | UIP6000hdT | N.A. | 10〜100L/min | UIP16000 |
N.A. | 大きい | クラスタ UIP16000 |

UP400ST超音波ホモジナイザー 細胞可溶化、溶解およびタンパク質抽出用
文献/参考文献
- Nico Böhmer, Andreas Dautel, Thomas Eisele, Lutz Fischer (2012): Recombinant expression, purification and characterisation of the native glutamate racemase from Lactobacillus plantarum NC8. Protein Expr Purif. 2013 Mar;88(1):54-60.
- Brandy Verhalen, Stefan Ernst, Michael Börsch, Stephan Wilkens (2012): Dynamic Ligand-induced Conformational Rearrangements in P-glycoprotein as Probed by Fluorescence Resonance Energy Transfer Spectroscopy. J Biol Chem. 2012 Jan 6;287(2): 1112-27.
- Claudia Lindemann, Nataliya Lupilova, Alexandra Müller, Bettina Warscheid, Helmut E. Meyer, Katja Kuhlmann, Martin Eisenacher, Lars I. Leichert (2013): Redox Proteomics Uncovers Peroxynitrite-Sensitive Proteins that Help Escherichia coli to Overcome Nitrosative Stress. J Biol Chem. 2013 Jul 5; 288(27): 19698–19714.
- Elahe Motevaseli, Mahdieh Shirzad, Seyed Mohammad Akrami, Azam-Sadat Mousavi, Akbar Mirsalehian, Mohammad Hossein Modarressi (2013): Normal and tumour cervical cells respond differently to vaginal lactobacilli, independent of pH and lactate. ed Microbiol. 2013 Jul; 62(Pt 7):1065-1072.

超音波カップホーン サンプルの無菌均質化のための閉じたチューブおよびバイアルの強力な超音波処理用。