Hielscher超音波組織ホモジナイザーの使用方法
タンパク質、細胞小器官、酵素、活性化合物などの細胞内高分子を精製または特性評価する前に、組織溶解と細胞崩壊のための効率的な方法を用いることが不可欠です。超音波処理は細胞の調製に非常に効果的な技術であり、細胞内物質を緩衝液中に迅速に放出します。超音波による組織の均質化で発生する機械的せん断力は、特定の材料に合わせて精密に調整できます。これにより、穏やかな超音波処理による軟組織の低負荷での調製やDNA/RNAのせん断と、破壊的な細胞破砕のための強力な超音波キャビテーション(例:ナンノクロロプシス、酵母)の両方が可能になります。
以下に、組織、細胞、その他の生物材料の例と、超音波組織ホモジナイザーまたは細胞破砕装置を使用してサンプルを効率的に調製するための推奨超音波処理プロトコルおよび指針を示します。
実験室用超音波処理装置UP200Ht(200W、26kHz) によるサンプル調製作業
生物材料からの溶解物、ホモジネート、抽出物の調製方法
アルファベット順:
アセトバクター・サブオキシダンス
アクチノマイセス
ALPおよびLDH活性
非晶質リン酸三カルシウム(ATCP)
ヒドロキシアパタイト形成のための極めて反応性の高い前駆体であるATCPナノ粒子を、PLGAに対して5 % (w/w)のTween20を含むクロロホルム中に分散しました。Hielscher超音波装置UP400Sを320Wで5分間使用し、粒子の緩和を可能にするためにパルス間隔(50%)を適用しました。
推奨装置:
UP400S
参考文献/研究論文:
Mohn, Dirk; Ege, Duygu; Feldman, Kirifl; Schneider, Oliver D.; Imfeld, Thomas; Boccaccini, Aldo R. (2014): 球状リン酸カルシウムナノ粒子フィラーにより、高い生体活性を持つ骨固定器具のポリマー加工が可能になる。 The Free Library 01 May 2010. 21 January 2014.
アントシアニン類
アントシアニン:ペオニジン、マルビジン、シアニジン、ペツニジン、デルフィニジンのジグルコシド、モノグルコシド、アシル化モノグルコシド、アシル化ジグルコシド:ブドウ果皮から40秒で抽出;pH 5.0;材料/抽出溶媒比1:6。
推奨装置:
UP100H
アントラキノン類
アンズの種子
アルテミシア・セレンゲンシス・トゥルツ
アスペルギルス・フラバス
バチルス・スファエリクス/バチルス・スファエリクス
炭疽菌sterne 34F2株の芽胞
Bacillus anthracis sterne 34F2、Bacillus cereus ATCC 21281、Bacillus thuringiensis ATCC 33680の芽胞の超音波除去。150 ppmの次亜塩素酸ナトリウムを超音波と併用することで、芽胞の不活化が実現しました。
推奨装置:
UP200S 、振幅100%
参考文献/研究論文:
Pamarthi, S.R. et al.:さまざまな接触面に付着した複雑な食品マトリックス中に埋め込まれたBacillus属芽胞の汚れ除去における超音波の有効性。
セレウス菌ATCC 21281株の芽胞
Bacillus anthracis sterne 34F2、Bacillus cereus ATCC 21281、Bacillus thuringiensis ATCC 33680の芽胞の超音波除去。150 ppmの次亜塩素酸ナトリウムを超音波と併用することで、芽胞の不活化が実現しました。
推奨装置:
UP200S 、振幅100%
参考文献/研究論文:
Pamarthi, S.R. et al.:さまざまな接触面に付着した複雑な食品マトリックス中に埋め込まれたBacillus属芽胞の汚れ除去における超音波の有効性。
枯草菌
少量の細菌懸濁液に高出力・低周波の超音波を適用すると、細菌細胞数が継続的に減少します。すなわち、死滅率が優勢になります。より大きな容量では、超音波処理によって初期に細胞数が増加し、細菌の凝集塊がほぐれることが示唆されます。しかし、この初期増加は、凝集塊の解消が完了して死滅率の影響が大きくなるにつれて減少に転じます。
推奨装置:
UP200St
参考文献/研究論文:
Joyce, E.; Phull, S. S.; Lorimer, J. P.; Mason, T. J. (2003):細菌懸濁液処理のための超音波の開発と評価。培養Bacillus属菌に対する周波数、出力、超音波処理時間の研究。Ultrason. Sonochem. 10/2003. pp. 315–318.
大麦のα-アミラーゼ
大麦のα-アミラーゼ活性の促進または抑制:サンプル(大麦種子10 g)を80 mlの水道水中に分散し、振幅20、60、100%の超音波強度、サイクル50%、追加の撹拌を伴う直接超音波処理を行いました。ソノトロードを溶液中に約9 mm浸しました。溶液を30C°の一定温度で5、10、15分間処理しました。
推奨装置:
UP200S、振幅:20、60、100%;サイクル50%;ソノトロードS3、30C°。
参考文献/研究論文:
Yaldagard et al. (2008):播種後の種子処理による大麦α-アミラーゼの活性に対する超音波出力の影響
フジツボのノープリウス幼生
中型動物プランクトンの細胞破砕/死滅:四種類の流量(200, 400, 520 および 800 lh-1)と四種類の振幅(25, 50, 75 および 100 %)という条件で超音波処理を行い、61–97 % の死滅率を達成しました。
推奨装置:
UIP2000hd
参考文献/研究論文:
Viitaslo et al. (2005):バラスト水処理としてのオゾン、紫外線、超音波、過酸化水素 – 低塩分の汽水中の中型動物プランクトンを用いた実験。
ビフィズス菌株:ビフィドバクテリウム・ブレーベ ATCC 15700、ビフィドバクテリウム・アニマリス亜種ラクティス(BB-12)、ビフィドバクテリウム・ロンガム(BB-46)
ビフィズス菌株B. breve ATCC 15700、B. animalis subsp. Lactis (BB-12)、B. longum (BB-46)の細菌細胞破壊およびß-ガラクトシダーゼの放出:細菌培養物と混合した100 mLの低温殺菌乳に超音波を適用しました。キャビテーションにより細菌細胞が破壊され、同時にß-ガラクトシダーゼが放出されます。
推奨装置:
UIP1000hd:振幅:10%、出力:80W、振幅:100%、出力:200W;ソノトロードBS2d34;15–30分。
参考文献/研究論文:
Hung et al. (2009):プロバイオティクスを用いた超音波支援ヨーグルト発酵。
BL21(DE3) pAtHNL細胞(シロイヌナズナ細胞)
細胞破砕:15 gのBL21-(DE3)_pAtHNL細胞を、0 degCで50 mMリン酸カリウム緩衝液(pH 7.5)にゆっくりと懸濁しました。
推奨装置:
UP200S +ソノトロードS14D:70W/cm2(4 x 5分)、氷浴で冷却
参考文献/研究論文:
Okrob, D. et al (2009):Arabidopsis thaliana由来ヒドロキシニトリルリアーゼ:精製触媒および固定化触媒によるエナンチオマー純粋なシアノヒドリン合成の反応パラメーターの特定。Adv. Synth. Catal. 2011, 353, 2399 – 2408.
血球(赤血球および白血球)
ボルド葉(ペウムス・ボルドゥス・モリナ)由来のボルジン
ボルドの重要な活性化合物はボルジン((S)-2,9-dihydroxy-1,10-dimethoxiaporphine)であり、カテキン((2S,3R)-2-(3,4-dihydroxy-phenyl)-3,4-dihydro-1(2H)-benzopyran-3,5,7-triol)とともに、ボルド葉のアルカロイドおよびフラボノイド画分の主要成分です。ボルジンは強力な抗酸化剤であり、フリーラジカルを介した過酸化損傷を受け、効率的なヒドロキシルラジカル捕捉剤として作用します。
抽出手順: 典型的な抽出手順では、ボルド葉のサンプルを1Lの蒸留水とともに大気圧下で、超音波処理装置 UIP1000hd のバッチモードおよびフロースルーモードで抽出しました。抽出時間は10–40分、超音波強度は10–23 W/cm2、温度範囲は10–70°Cでした。最良の結果は次の条件で得られました:超音波強度23 W/cm2 、40分間、温度36°C。
結果: 分析結果は、高出力超音波処理により、ボルドの植物マトリックス材料からの分析対象物質の放出が、従来法に比べて有意に優れた速度で促進されることを示しています。同じ収量が超音波処理では30分で得られたのに対し、従来法の抽出時間は2hでした。
Chemat(2013)らは、超音波支援抽出が植物抽出の効率を改善すると同時に、抽出時間を短縮し、抽出物の濃度を高めることを示しました(溶媒量および植物材料量は同一)。分析によって明らかになった最適条件は、超音波処理出力23 W/cm2 、装置 UIP1000hd による40分間の処理、温度36°Cでした。超音波抽出の最適化されたパラメーターは、処理時間(120分に対して30分)、より高い収量、より高いエネルギー効率、清浄性の改善、より高い安全性、より優れた製品品質の点で、従来の浸漬抽出より優れた抽出を実現します。
推奨装置:
UIP1000hd 、ソノトロードBS2d34およびフローセル付き
参考文献/研究論文:
Petigny, L.; Périno-Issartier, S.; Wajsman, J.; Chemat, F. (2013): ボルド葉(Peumus boldus Mol.)のバッチ式および連続式超音波支援抽出。 International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750–5764.
ウシ血清アルブミン(BSA)
40秒でのポリ(乳酸-co-グリコール酸)中へのマイクロカプセル化。
推奨装置:
GDmini
参考文献/研究論文:
Freitas et al. (2005):溶媒抽出によるマイクロスフェアの無菌製造のための、静的マイクロ混合と組み合わせたフロースルー超音波乳化。
脳幹および副腎
カンジダ・アルビカンス
炭水化物、多糖類およびその他の機能性化合物
ローズマリー由来のカルノシン酸
カプサイシノイド
トウガラシからのカプサイシノイド(カプサイシン、ノルジヒドロカプサイシン)の抽出: Capsicum frutescens の果実から、以下の条件で超音波抽出によりカプサイシノイドを得ました:溶媒:95% (v/v)エタノール、溶媒/質量比10 ml/g、超音波抽出時間40分、抽出温度45°C。抽出収率:カプサイシノイドの85%
推奨装置:
UP400S
カロテノイド、βカロテノイド
相補的デオキシリボ核酸(cDNA)
Poly-A RNAをDynabeads mRNA精製キット(Invitrogen)で製造元の指示に従って精製し、TURBO DNase(Ambion;RNA 1 μg当たり0.2単位)を用いて37°Cで30分間処理しました。第一鎖および第二鎖の合成は製造元のプロトコルに従いました。約500ngの二本鎖cDNAをHielscherの UTR200による超音波処理で断片化しました。DNAを2%高分解能アガロースゲルで分画し、230–270 bpの断片を切り出しました。
推奨装置:
UTR200 または TD_CupHorn
参考文献/研究論文:
Delft, J. van; Gaj, St.; Lienhard,M.; Albrecht, M. W.; Kirpiy, A.; Brauers, K.; Claessen, S.; Lizarraga, D.; Lehrach, H.; Herwig, R.; Kleinjans, J. (2012): RNA-Seqがもたらす、発がん物質ベンゾ[a]ピレンによって誘発されるトランスクリプトーム応答への新たな知見。 Toxicological Sciences 130/2, 2012. 427–439.
カリオファノン・ラタム
セルロース
同位体的に均質なセルロースの均質化/調製。
推奨装置:
UP200S;氷浴中
参考文献/研究論文:
Laumer et al. (2009):安定同位体分析に微量を使用するためのセルロース均質化の新しい方法。
ユーカリセルロースのCNCから調製したセルロースナノ結晶(CNC)
ユーカリセルロースCNCから調製したセルロースナノ結晶(CNC)を、methyl adipoyl chlorideとの反応によってCNCmに、または酢酸と硫酸の混合物との反応によってCNCaに修飾しました。そのため、凍結乾燥したCNC、CNCm、CNCaを純溶媒(EA、THF、DMF)中に0.1 wt%で再分散し、(24 ± 1) Cで一晩磁気撹拌しました。続いて、130 W/cm2のソノトロードを備えたHielscher Ultrasonics(ドイツ)のUP100Hを使用し、24 ± 1 degCで超音波処理浴中にて20分間処理しました。その後、最終ポリマー濃度が0.9 wt%となるように、CNC分散液にCABを添加しました。
推奨装置:
UP100H;24 degCで20分間。
参考文献/研究論文:
Blachechen, L. S. et al (2013):セルロースナノ結晶のコロイド安定性と酢酸酪酸セルロースマトリックス中での分散性の相互作用。Cellulose 2013.
サトウキビバガス由来のセルロース
ChIPアッセイ
超音波処理は、クロマチンを放出させるための細胞溶解に使用されます。穏やかな(パルス式の)超音波処理は、クロマチンの断片化に使用されます。さらに、超音波は標的タンパク質への抗体結合速度を高め、それによって免疫沈降時間を短縮します。
推奨装置:
UP100H
参考文献/研究論文:
Basselet, P. et al. (2008):腸管出血性大腸菌(EHEC)のDNAチップアレイに基づく分析のためのサンプル処理。
Lauri, A. (2005):X-ChIPおよびツーハイブリッド技術による花弁発達の分子解析。ケルン大学学位論文、2005年。
クロマチン
クロマチンのせん断
推奨装置:
UP400S;振幅30%、サイクル0.5;氷上。
参考文献/研究論文:
Oh et al. (2003):肝臓におけるアセチルCoAカルボキシラーゼ遺伝子は、ステロール調節エレメント結合タンパク質1によって制御される。
クロマチン抽出
MEL DS19細胞の溶解物を、Hielscherの200W超音波プロセッサーUP200Hを使用して、10回、各20 s、最大出力の70%で超音波処理しました。
推奨装置:
UP200H;最大出力の70%;パルスモード:各20秒のサイクルを10回。
参考文献/研究論文:
Kang, H. Ch. et al (2010):PIAS1は、赤血球系細胞特異的なa-グロビン発現におけるCP2cの局在と活性プロモーター複合体の形成を制御する。Nucleic Acids Res. 38/ 16, 2010. pp. 5456–5471.
クロマトグラフィー
溶媒中の吸着剤を超音波処理すると、数秒以内に凝集体が除去され、均一で充填しやすいカラムを調製できます。カラムクロマトグラフィー前の吸着剤(例:シリカゲル)の調製に適用できます。
推奨装置:
UP400S
枝角類
中型動物プランクトンの細胞破砕
推奨装置:
UP2000hd 、フローセル付き
参考文献/研究論文:
Viitaslo et al. (2005):バラスト水処理としてのオゾン、紫外線、超音波、過酸化水素 – 低塩分の汽水中の中型動物プランクトンを用いた実験。
カイアシ類の成体およびコペポディット幼生
中型動物プランクトンの細胞破砕:四種類の流量(200, 400, 520 および 800 lh-1)と四種類の振幅(25, 50, 75 および 100%)という条件で超音波処理を行い、87–99% の死滅率を達成しました。
推奨装置:
UIP2000hd 、フローセル付き
参考文献/研究論文:
Viitaslo et al. (2005):バラスト水処理としてのオゾン、紫外線、超音波、過酸化水素 – 低塩分の汽水中の中型動物プランクトンを用いた実験。
カイアシ類のノープリウス幼生
中型動物プランクトンの細胞破砕:四種類の流量(200, 400, 520 および 800 lh-1)と四種類の振幅(25, 50, 75 および 100%)という条件で超音波処理を行い、87–99% の死滅率を達成しました。
推奨装置:
UIP2000hd 、フローセル付き
参考文献/研究論文:
Viitaslo et al. (2005):バラスト水処理としてのオゾン、紫外線、超音波、過酸化水素 – 低塩分の汽水中の中型動物プランクトンを用いた実験。
COS7細胞
クリプトスポリジウム・パルバム
水中のCryptosporidium parvaum(原生動物)の超音波不活化。
推奨装置:
UP400S
参考文献/研究論文:
Tsukamoto, I.; Yim, B.; Stavarache, C. E.; Furuta, M.; Hashiba, K.; Maeda, Y. (2004):超音波照射によるSaccharomyces cerevisiaeの不活化。Ultrasonics Sonochemistry 11/2004. pp. 61–65.
キュボソーム
キュボソーム – 空のもの、または蛍光色素分子を添加したもの – を、超音波処理装置UP100Hを使用して適量のモノオレインをPluronic F108溶液中に分散させることで調製しました。蛍光キュボソームを得るために、Pluronic F108中に分散する前に、穏やかな超音波処理によって蛍光色素を溶融モノオレイン中に分散させました。蛍光キュボソームにケルセチンも封入する場合にも、同じ手順を使用しました。
サンプル:サンプル量:4 mL – 水約96.4 wt%、モノオレイン3.3 wt %、Pluronic F108 0.3 wt%。蛍光色素の割合は2.5 × 10−3および2.8 × 10−3 wt%でした。添加したケルセチンの量:6.4 × 10−6 wt%。
超音波処理: UP100H、振幅90%、パルスサイクル0.9、10分間。
推奨装置:
UP100H
参考文献/研究論文:
Murgia, S.; Bonacchi,S.; Falchi, A. M.; Lampis, S.; Lippolis, V.; Meli, V.; Monduzzi, M.; Prodi, L.; Schmidt, J.; Talmon, Y.; Caltagirone, C. (2013):薬物を封入した蛍光キュボソーム:セラノスティクスへの応用可能性を持つ多用途ナノ粒子。Langmuir 29, 2013. 6673–6679.
デッケラ・ブルクセレンシス
水中のDekkera bruxellensisの超音波不活化
推奨装置:
UIP1500hd
参考文献/研究論文:
Borthwick, K. A. J.; Coakley, W. T.; McDonnell, M. B.; Nowotny, H.; Benes, E.; Grfschl, .M (2005):細胞破砕のための新しい小型超音波処理装置の開発。J. Microbio. Meths. 60/2005. pp. 207–216. / Lörincz, A. (2004):水系懸濁液中の酵母の超音波細胞破砕。Biosys. Eng. 89/ 2004. pp. 297–308. / Tsukamoto, I.; Yim, B.; Stavarache, C. E.; Furuta, M.; Hashiba, K.; Maeda, Y. (2004):超音波照射によるSaccharomyces cerevisiaeの不活化。Ultrason. Sonochem. 11/2004. pp. 61–65.
デッケラ/ブレタノマイセス・ブルクセレンシス
デオキシリボ核酸(DNA)
DNAの断片化:UP100Hで100μLを2分間超音波処理、またはUTR200で100μLを4分間超音波処理。
推奨装置:
UP100H, UTR200 または VialTweeter
参考文献/研究論文:
Larguinho M. et al. (2010):DNA断片化のための迅速で効率的な超音波ベースの手法の開発。
キイロショウジョウバエS2細胞
Drosophila melanogaster S2細胞からの細胞タンパク質の抽出:凍結S2細胞(1.56108)を1 mLの氷冷均質化緩衝液(100 mM Tris-HCl pH 7.5、1% SDS)中で溶解し、氷上に10分間置きました。Hielscher UP200S超音波プロセッサーによる氷上での超音波処理(6615バースト、0.5 sパルス;強度75%)によって細胞溶解を完了しました。
推奨装置:
UP200S (200W)、強度75%、パルスモード:6615バースト、0.5 sパルス。
参考文献/研究論文:
Schwientek, T. et al. (2007):Drosophila melanogaster S2細胞のムチン型O-グライコプロテオームへの逐次レクチン法。Proteomics 7, 2007. pp. 3264–3277.
大腸菌由来株
E. coli 派生株の細胞破砕:サンプル容量 Vculture = 4/OD mL に相当する凍結ペレットを、580 μL の 10 mM リン酸カリウム緩衝液(pH 7、1 mM EDTA)に再懸濁しました。20 μL のリゾチーム(濃度 1 g L-1)を添加し、細胞懸濁液を氷上で約 30 min インキュベートしました。その後、超音波処理装置(UP 200S 超音波プロセッサー、Dr. Hielscher GmbH、Teltow)を用い、氷上で振幅 50 %、20 sec の連続超音波処理によって細胞を破砕しました。可溶性および不溶性の細胞画分を 13,000 rpm で 20 min 遠心分離して分けました。不溶性タンパク質を 10 mM リン酸カリウム緩衝液(pH 7、1 mM EDTA)で二回洗浄し、–20°C で保存しました。
推奨装置:
UP200S 、振幅50%
参考文献/研究論文:
HA (2005):活性型組換えタンパク質生産の最適化:Escherichia coliの低分子熱ショックタンパク質IbpAおよびIbpBが封入体の生体内再活性化に及ぼす影響の検討。
単包条虫抗原
細胞溶解および崩壊:液体窒素と 42◦C での凍結融解によって調製した、成熟 E. granulosus の可溶性タンパク質の均質化サンプルを、氷上で 110V、170W、3×15 sec 超音波処理しました。その後、サンプルを 15min、10,000g で遠心分離しました。タンパク質濃度を Bradford 法で測定し、サンプルを -20◦C で保存しました。
推奨装置:
UP200S;170W、氷上で冷却;3 x 15秒。
参考文献/研究論文:
Tabar et al. (2010):包虫液、原頭節、Echinococcus granulosus全虫体抗原によるヒツジ包虫症の血清診断。
大腸菌(グラム陰性)
牛乳および果汁中のEscherchia coli Gr-の超音波不活化。
推奨装置:
UP100H
参考文献/研究論文:
Zenker, M.; Heinz, V.; Knorr, D. (2003):液状食品の保存および品質保持のための超音波支援熱処理の応用。J Food Prot 66/2003. pp. 1642–1649.
生理食塩水中の大腸菌(グラム陰性)
生理食塩水中のEscherchia coli Gr-の超音波不活化。
推奨装置:
UP100H
参考文献/研究論文:
Duckhouse, H.; Mason, T. J.; Phull, S. S.; Lorimer, J. P. (2004):次亜塩素酸塩を用いた微生物消毒に対する超音波処理の影響。Ultrason. Sonochem. 11/ 2004. pp. 173–176.
水中の大腸菌(グラム陰性)
水中のEscherchia coli Gr-の超音波不活化。
推奨装置:
UP100H
参考文献/研究論文:
Furuta, M.; Yamaguchi, M.; Tsukamoto, T.; Yim, B.; Stavarache, C. E.; Hasiba, K.; Maeda, Y. (2004):超音波照射によるEscherichia coliの不活化。Ultrason. Sonochem. 11/2004. pp. 57–60.
緑内障、視神経乳頭
視神経乳頭(ラットの眼由来)のRNA断片化:視神経乳頭(ONH)をドライアイス上で凍結し、抽出前に80°Cで保存しました。MS 0.5プローブ(UP50H)を用い、凍結した視神経乳頭をキットの抽出緩衝液中で超音波処理した後、DNAをすべて除去するためのDNase処理を含むArcturusキットの指示に従ってRNAを単離しました。精製RNAを定量しました。
推奨装置:
UP50H 、プローブMS0.5付き
参考文献/研究論文:
Johnson et al. (2007):ラット緑内障モデルにおける眼圧上昇への曝露後の視神経乳頭遺伝子発現の全体的変化。
グリコサミノグリカンのコンドロイチン硫酸(CS)
ジメチルメチレンブルーアッセイによる CS の測定
細胞の再懸濁:マイクロ遠心チューブ中の CS ペレットを、0.5 ml のパパイン溶液(ハンクス平衡塩類溶液(HBSS)中の濃度 0.1mg/ml)に、超音波ホーン(UP 100H、Hielscher Ultrasonics GmbH、ドイツ)のパルスを使用して、サイクル 1、振幅 100 % で 3 sec 再懸濁しました。その後、60 °C で 24 h 消化しました。
酵素結合免疫吸着測定法(ELISA)のために、続いて細胞を蒸留・脱イオン水中に 106 細胞/ml の濃度で懸濁し、細胞溶解を促進するために –70°C の冷凍庫で一晩保持しました。その後、40 sec の超音波処理を Hielscher 超音波組織ホモジナイザー UP100H を用いて行い、細胞を均質化しました。
推奨装置:
UP100H
参考文献/研究論文:
Vandrovcova et al. (2011):ポリ(ラクチド-co-グリコリド)(PLGA)上のコラーゲンおよびコンドロイチン硫酸(CS)コーティングがMG 63骨芽細胞様細胞に及ぼす影響。Physiol. Res. 60; 2011. 797–813.
HaCaT細胞
クロマチン免疫沈降(ChIP)のための HaCaT 細胞の溶解:HaCaT 細胞を 1% ホルムアルデヒドで 10 分間、37uC にて固定しました。固定細胞を RIPA 緩衝液中で溶解し、100W の超音波装置を用いて、振幅 = 1、デューティサイクル = 100% で、12 回の一分間パルス(12 x 1 min.)により氷上で超音波処理しました。
推奨装置:
UP100H;氷上で12分間、
参考文献/研究論文:
Zhang et al. (2007):バソヌクリンはHaCaT細胞におけるリボソームRNA遺伝子の一部を制御する。
ヘパリン:ヘパリンの解重合
超音波法により、低分子量ヘパリン(LMWH)を製造できます。このために、ヘパリンを過酸化水素触媒によるラジカル解重合に供します。反応は非常に速く、1時間未満で完了します。また、この物理化学的解重合プロセスは穏やかな反応条件を用い、過酷な試薬や有毒な試薬を必要とせず、化学的アーティファクトを含まない製品を得られます。したがって、この超音波プロセスはLMWHの大規模生産だけでなく、天然の硫酸化多糖類から製造される類似体の生産にも適しています。
超音波処理手順:
超音波支援ラジカル解重合による未分画ヘパリンの物理化学的解重合では、ヘパリンを水に溶解して最終濃度25 mg/mL(5 mL)としました。反応混合物をプローブ型超音波処理装置 UP50Hで超音波処理しました。超音波処理装置には直径3mmのプローブ(マイクロチップMS3)が装備され、振幅180μmを与えました。プロセッサーは、電気的励起によって30 kHzの機械的縦振動を発生させました。反応混合物をRadleys®反応器内で60°Cに保持し、混合物の加熱を防ぐために超音波を0.5秒のパルスとして適用しました。過酸化水素の添加と超音波の適用を同時に行って反応を開始する前に、ゼロ時点のアリコート(250μl)を溶液から採取しました。過酸化水素を添加して、最終的な過酸化水素/ヘパリン比(w/w)を0.15(3.75 mg/mL)としました。
推奨装置:
UP50H 、ソノトロードMS3付き
参考文献/研究論文:
Achour, Oussama; Bridiau, Nicolas; Godhbani, Azza; Le Joubioux, Florian; Bordenave Juchereau, Stephanie; Sannier, Fredéric; Piot, Jean-Marie; Fruitier Arnaudin, Ingrid; Maugard, Thierry (2013): 抗凝固活性を持つ低分子量ヘパリン(LMWH)の超音波支援調製。 Carbohydrate Polymers 97; 2013. 684–689.
ホップ
乳酸桿菌(各種乳酸桿菌株の溶菌・DNA分離)
Lactobacillus菌株:L. pontis、L. sanfranciscensis、L. farciminis、L. panis、L. oris、L. vaginalis、L. reuteri、L. sp.
手順:単一コロニーからDNAを単離するために、超音波溶解プロトコルを開発しました。単一のコロニー(直径2–3 mm)を100μlの溶解緩衝液(20 mM EDTA、10 mM Tris [pH 7.9]、1% Triton X-100、500 mM guanidine-HCl、250 mM NaCl)に懸濁しました。細胞は1 minの超音波処理で溶解しました。その際、プローブ型超音波処理装置 UP50Hを使用しました。150μlの冷エタノール(-20°C)を添加した後、混合物をQIAamp組織キットのスピンカラムで遠心処理し、最後に60μlの緩衝液(10 mM Tris [pH 7.5])で溶出しました。
単一の純粋培養を迅速かつ確実に同定する手段として、PCRアッセイを迅速なDNA単離手順と組み合わせました。時間のかかる酵素的溶解手順と、細菌のリゾチーム感受性のばらつきは、細胞の超音波処理と、その後のシリカマトリックスへのDNA結合による精製および濃縮によって克服しました。単一コロニーの細胞材料でPCRに十分であることがわかりました。
推奨装置:
UP50H
参考文献/研究論文:
Müller, M. R. A. (2000):分子生物学的方法を用いた穀物発酵の微生物生態系の特性評価。ケルン大学学位論文、2000年。
ラクトバチルス・アシドフィルス(グラム陽性)
牛乳および果汁中のLactobacillus acidophilus Gr+の超音波不活化。
推奨装置:
UIP500hd
参考文献/研究論文:
Zenker, M.; Heinz, V.; Knorr, D. (2003):液状食品の保存および品質保持のための超音波支援熱処理の応用。J Food Prot 66/2003. pp. 1642–1649.
希釈培地中のレジオネラ・ニューモフィラ(グラム陽性)
希釈培地中のLegionella pneumophila Gr+の超音波不活化。
推奨装置:
UIP500hd
参考文献/研究論文:
Dadjour, M. F.; Ogino, C.; Matsumura, S.; Nakamura, S.; Shimizu N. (2006):TiO2を用いた超音波処理によるLegionella pneumophilaの消毒。Water Res 40/2006. pp.1137–1142.
ロイコノストック・メセンテロイデス
骨髄球性白血病における白血球のリゾチーム活性:細胞懸濁液を15分間超音波処理し、サンプルのリゾチーム活性を測定しました。白血球のリゾチーム濃度をug./10細胞で測定しました。
推奨装置:
UP50H
骨髄性白血病における白血球のアイソザイム活性
リポソーム
マラカイトグリーン
マラカイトグリーン(強力な殺菌剤)の超音波・光触媒分解:光触媒分解単独は超音波分解よりもかなり速く、両プロセスを組み合わせることで効率を改善できます。強力な殺菌剤であるマラカイトグリーンは海洋細菌に対して非常に高い生態毒性を持ちますが、毒性が低い、または毒性のない有機物に変換されます。
推奨装置:
UP400S
マンギフェリンのアシル化
マンギフェリン(1,3,6,7-Tetrahydroxy-2-[3,4,5-trihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2-yl]xanthen-9-one;化学式:C19H18O11)は、多くの植物種に見られるC-グリコシルキサントン構造を持つポリフェノールです。マンギフェリンはさまざまな薬理活性を示します。マンギフェリンの位置選択的アシル化は、超音波処理下でリパーゼによって非常に効率的に触媒されることが可能です。超音波支援触媒法は従来法に比べ、反応時間の短縮と収率の向上という利点によって優れています。超音波によるマンギフェリンのアシル化の最適条件は、次のとおりでした:
リパーゼ:PCL、アシル供与体:酢酸ビニル;反応溶媒:DMSO、反応温度:45 degC、超音波出力:200W;基質比:アシル供与体/マンギフェリン6/1、酵素添加量:6 mg/ml
位置選択的アシル化の収率は最大84%でした。
推奨装置:
UP200St または UP200Ht
参考文献/研究論文:
参照:Wang, Z.; Wang, R.; Tian, J.; Zhao, B; Wei, X.F.; Su, Y.L.; Li, C.Y.; Cao, S.G.; Wang, L. (2010): 非水溶媒中でのリパーゼ触媒によるマンギフェリンの位置選択的アシル化に対する超音波の影響。J. Asian Nat Prod. Res. 12/1, 2010. 56–63.
分子の抽出
石膏、rheolite、玄武岩、edfellの灰、黒曜石ガラスから抽出するための抽出プロトコル:
レゴリスまたは粉砕岩石の1gサンプルに超音波照射下で液体抽出を行い、標的分子を抽出して可溶化します。そのため、ガラス試験管内の1gの類似サンプルに3mlのMeOH P80を添加し、20分間の超音波処理にプローブ型超音波装置 UP50H を振幅40%に設定して使用しました。混合物を10分間静置し、沈降した類似サンプルの上に形成された濁った上清を1.5 ml遠心チューブにデカントしました。疎水性ポリマー製遠心チューブの表面への吸着による抽出成分の損失を最小限に抑えるため、チューブをあらかじめ100 mM HEPES pH 7.4中の0.5% (w/v) BSAでブロッキングしました。上清を17,000 Gで10分間遠心分離して清澄化し、免疫測定で検査するまでガラスバイアル中で2 – 8°Cにて保存しました。
推奨装置:
UP50H
参考文献/研究論文:
Rix, C.(2012):火星での生命検出とライフマーカーチップ:火星サンプルの液体抽出物中の有機分子を検出するための抗体アッセイ。クランフィールド大学学位論文、2012年。
マウス肝臓のペレット
ペレットを洗浄し、さらに0.5 mLのLB2を加えて5 min超音波処理した後、12,000 gでさらに20 min遠心分離し、得られた両上清画分を回収しました。最後に、40 mMトリス塩基、5 M尿素、2 Mチオ尿素、4% CHAPS、100 mM DTT、0.5% (v/v) biolyte 3-10(LB3)を含む緩衝液0.5 mLでペレットを溶解し、超音波処理および12,000 gで20 minの遠心分離を行いました。
推奨装置:
UP200S;5分間。
参考文献/研究論文:
Gazzana et al. (2009):マウス肝臓プロテオームの最新情報。
マウス肝臓の懸濁液
細胞溶解物を作製するためのサンプル均質化。
推奨装置:
UP200S;3 x 20秒。
参考文献/研究論文:
Gazzana et al. (2009):マウス肝臓プロテオームの最新情報。
ペニシリウム・ディギタツム
サブロー培地中のPenicillium digitatum(植物病原体)の超音波不活化。
推奨装置:
UP200St
参考文献/研究論文:
López-Malo, A.; Palou, E.; Jiménez-Fernández, M.; Alzamora, S. M.; Guerrero, S. (2005):加熱併用超音波処理と抗菌剤を組み合わせた多因子による真菌不活化。J. Food Eng. 67/ 2005. pp. 87–93.
スピルリナ・プラテンシス(アルスロスピラ・プラテンシス)由来のフィコシアニン
植物細胞および植物組織
30%の充填植物細胞(W/V)と蒸留水を1–15分間の超音波処理で破砕します;植物組織の崩壊:アルコールに懸濁した1 gの乾燥組織を約5分間の超音波処理で崩壊させます。
推奨装置:
UP100H
血小板
プルロタス・ツベルレギウム
乳酸・グリコール酸共重合体(PLGA)
40秒間の超音波処理による、ウシ血清アルブミン(BSA)を封入したポリ(乳酸-co-グリコール酸)(PLGA)の調製。
推奨装置:
Dmini;40秒間。
参考文献/研究論文:
Freitas et al. (2005):溶媒抽出によるマイクロスフェアの無菌製造のための、静的マイクロ混合と組み合わせたフロースルー超音波乳化。
リンゴ由来のポリフェノール
リンゴからのポリフェノールの超音波抽出。溶媒:水系。収量が6%増加;超音波処理強度:20–75Ws/ml;処理温度:80 degCまで加熱。
推奨装置:
UIP2000hd
参考文献/研究論文:
Vilkhu, K.; Manasseh, R.; Mawson, R.; Ashokkumar, M. (2011):食品成分の超音波回収および改質。収録:Feng/ Barbosa-Cánovas/ Weiss (2011):食品およびバイオプロセシングのための超音波技術。New York: Springer, 2011. pp. 345–368.
紅茶由来のポリフェノール
紅茶からのポリフェノールの超音波抽出。溶媒:水系。収量が6–18%増加;超音波処理強度:8–10Ws/ml;大気圧、処理温度:90 degCまで加熱。
推奨装置:
UIP2000hd
参考文献/研究論文:
Vilkhu, K.; Manasseh, R.; Mawson, R.; Ashokkumar, M. (2011):食品成分の超音波回収および改質。収録:Feng/ Barbosa-Cánovas/ Weiss (2011):食品およびバイオプロセシングのための超音波技術。New York: Springer, 2011. pp. 345–368.
赤ブドウの搾りかす由来のポリフェノール
赤ブドウの搾りかすからのポリフェノールの超音波抽出。溶媒:水系。収量が11–35%増加;超音波処理強度:20–75Ws/ml;大気圧。
推奨装置:
UIP2000hd
参考文献/研究論文:
Vilkhu, K.; Manasseh, R.; Mawson, R.; Ashokkumar, M. (2011):食品成分の超音波回収および改質。収録:Feng/ Barbosa-Cánovas/ Weiss (2011):食品およびバイオプロセシングのための超音波技術。New York: Springer, 2011. pp. 345–368.
緑茶由来のポリフェノール、アミノ酸およびカフェイン
豚肉:豚ロース肉の塩水漬け
超音波支援塩水漬けのために、豚ロース(背最長筋)を塩化ナトリウム塩水(40 g L−1)に浸漬し、5°Cで低周波超音波(20 kHz)を低強度(2–4 W/cm−2)で適用しました。超音波支援塩漬けが豚組織の微細構造、タンパク質変性、水結合能力(WBC)、保水能力(WHC)、塩化ナトリウム拡散係数(D)、肉のテクスチャープロファイル(TPA)に及ぼす影響を調べました。結果は、超音波処理によって肉組織に好ましい微細構造変化が生じたことを示しました。超音波処理によって、タンブリング処理および静置塩水漬けの両方のサンプルと比較して、保水能力とテクスチャー特性が改善しました。ただし、これらの好ましい効果は超音波強度に大きく依存しました。より高い強度および/またはより長い処理時間は、タンパク質の変性を引き起こしました。一定拡散係数モデルは、塩水漬け中のNaClの拡散動態を正確に記述できました。超音波処理は、静置条件で塩水漬けしたサンプルに比べて塩の拡散を有意に促進し、超音波強度の増加に伴って拡散係数は指数関数的に増加しました。
推奨装置:
UP200Ht 、ソノトロードS26d40付き
参考文献/研究論文:
Siro, I.; Ven, Cs.; Balla, Cs.; Jonas, G.; Zeke, I.; Friedrich, L. (2009): 豚肉中の塩化ナトリウムの拡散を改善するための超音波支援塩漬け技術の応用。 食品工学ジャーナル 91/2, 2009.353-362.
スサビノリ
Porphyra yezoensis由来多糖類の超音波分解:1.0 g/100mLのporphyra yezoensis多糖類(乾燥重量)溶液50mLを、UP400Sで4 hr超音波処理しました。
推奨装置:
UP400S;20°Cでのパルス超音波(サイクル:2秒オン/2秒オフ)。
粉体
ラットの骨
ラットの肝臓
UP400Sによる破砕および組織均質化。
推奨装置:
UP400S;30秒間を3回;氷上。
参考文献/研究論文:
Oh et al. (2003): 肝臓におけるアセチルCoAカルボキシラーゼ遺伝子は、ステロール調節エレメント結合タンパク質1によって制御される。 Journal of Biological Chemistry 2003.
ラットの皮膚
インドジャボク
レバウジオシドA
乾燥・粉砕したステビア葉10gのサンプルを、磁気撹拌機で連続撹拌しながら100mLの水中で抽出しました。pH値を0.01 M、pH 7のリン酸ナトリウムで制御しました。サンプルを150 mLのガラスビーカーに入れ、プローブ型超音波処理装置(UIP500hd、20kHz、500W)で超音波処理しました。ソノトロードの先端をステビア葉のスラリー中に約1.5 cm浸しました。超音波装置の出力を350Wに設定しました。一定の処理温度30°Cで、350 Wの穏やかな超音波処理を5–10分間行うと、サンプル100g当たり30–34gのレバウジオシドAが得られました。超音波処理後、抽出液を遠心分離し、0.45 μmの微多孔膜でろ過しました。ろ液を総レバウジオシドA含有量の分析に用いました。総レバウジオシドA含有量の抽出収量をHPLCで分析しました。
無溶媒の超音波支援抽出により、加熱抽出や浸漬抽出などの従来の抽出法に比べて、高いレバウジオシドA収量が得られました。
推奨装置:
UIP500hd
米デンプン
ワムシ
中型動物プランクトンの細胞破砕:四種類の流量(200, 400, 520 および 800lh-1)と四種類の振幅(25, 50, 75 および 100%)という条件で超音波処理を行い、58–85% の死滅率を達成しました。
推奨装置:
UP2000 、フローセル付き
参考文献/研究論文:
Viitaslo et al. (2005):バラスト水処理としてのオゾン、紫外線、超音波、過酸化水素 – 低塩分の汽水中の中型動物プランクトンを用いた実験。Journal of Marine Environmental Engineering, 8(1), 35–55.
エス・フラギリス
サッカロマイセス・セレビシエ
破砕
推奨装置:
UP400S
参考文献/研究論文:
Guerrero, S,; López-Malo, A.; Alzamora, S. M. (2001): Saccharomyces cerevisiaeの生存に対する超音波の影響:温度、pH、振幅の影響。Innov. Food Sci. Emerg Technol. 2/2001. pp. 31–39.
サッカロマイセス・セレビシエ
サブロー培地および生理食塩水中のSaccharomyces cerevisiaeの超音波不活化。
推奨装置:
UP400S
参考文献/研究論文:
Yap, A.; Jiranek, V.; Grbin, P.; Barnes, M.; Bates, D. (2007):樽および板材の洗浄と消毒への高出力超音波の応用に関する研究。Austr. NZ Wine Indust. J. 22(3)/ 2007. pp. 96–104.
サフラン、クロクス・サティウス
活性化合物(香味成分および着色成分)の抽出。
サフランからの抽出の詳細はこちらをご覧ください!
推奨装置:
UP50H
参考文献/研究論文:
Kadkhodaee et al. (2007): サフランからの活性化合物の超音波抽出。 Acta Hortic. 739, 2007. 417–425.
サルモネラ・センフテンベルグ775W(グラム陰性)
McIlvaineクエン酸・リン酸緩衝液または栄養ブロス中のSalmonella Senftenberg 775W Gr-の超音波不活化。
推奨装置:
UP100H
参考文献/研究論文:
Álvarez, I.; Manas, P.; Virto, R.; Condón, S. (2006): 異なる水分活性における加圧下の超音波によるSalmonella Senftenberg 775Wの不活化。Int. J. Food Microbiol. 108/2006. pp. 218–225.
タンジン
生物活性化合物の抽出:ダンシェンスのナトリウム塩および四種類のタンシノン(dihydrotanshione I、タンシノン I、クリプトタンシノン、タンシノン IIA)。
推奨装置:
UP100H
セージ
血清
ヒツジの嚢胞を有する肝臓・肺および陽性血液(単包条虫抗原)
ヒツジの嚢胞を有する肝臓、肺、陽性血液(子ヒツジのEchinococcus granulosus抗原):その後、無傷の原頭節が見えなくなるまで、サンプルを氷上で2 × 15秒間超音波処理しました。
推奨装置:
UP200S;2 x 15秒。
参考文献/研究論文:
Tabar et al. (2009): 子ヒツジにおける包虫液、原頭節、Echinococcus granulosus全虫体抗原に対する抗体応答。 Journal of Veterinary Research、第10巻、第3号;2009. 283–288.
トリオレイン酸ソルビタン、エタノール(溶媒)およびBi-2212粉末
分散剤Sorbitant Trioleate、エタノール(溶媒として)、Bi-2212粉末を含むスラリーの解凝集。
推奨装置:
UP200S;3分間。
参考文献/研究論文:
Mora et al. (2009):構造用セラミックタイル上への超伝導コーティングの作製。
大豆イソフラボン
水および溶媒中での大豆イソフラボンの超音波抽出。抽出効率において収量が最大15%増加。
推奨装置:
UP200St
参考文献/研究論文:
Rostagno et al. (2003)、引用元:Vilkhu, K.; Manasseh, R.; Mawson, R.; Ashokkumar, M. (2011): 食品成分の超音波回収および改質。 収録:Feng/ Barbosa-Cánovas/ Weiss (2011):食品およびバイオプロセシングのための超音波技術。New York: Springer, 2011. pp. 345–368.
大豆タンパク質
水およびアルカリ(水酸化ナトリウム)中での大豆タンパク質の超音波抽出。収量が53%増加。インライン超音波処理はバッチ抽出より効率的であることがわかりました(インライン超音波処理では、バッチ超音波処理より23%高い収量が得られました)。
推奨装置:
UIP1000hd をバッチ/ビーカー処理に使用し、インライン超音波処理にはフローセル反応器を併用。
参考文献/研究論文:
Moulton and Wang (1982)、引用元:Vilkhu, K.; Manasseh, R.; Mawson, R.; Ashokkumar, M. (2011): 食品成分の超音波回収および改質。収録:Feng/ Barbosa-Cánovas/ Weiss (2011):食品およびバイオプロセシングのための超音波技術。New York: Springer, 2011. pp. 345–368.
精子頭部(ヒト)
精子尾部(ヒト)
ステビア・レバウディアナ・ベルトーニ
Stevia rebaudiana の乾燥葉 10 g のサンプルからのステビオシド配糖体の超音波抽出:四種類の粒子サイズ(0.315 mm、2 mm、6.3 mm、粉砕した乾燥葉)のサンプルを、異なる溶媒である蒸留水および水/エタノール混合液(55% および 70%)と、異なるサンプル重量/溶媒体積比 1/10, 1/8, 1/5 (w/v) で混合した後、室温で超音波を適用しました。超音波処理時間:< 5 min。
推奨装置:
UP200St
お問い合わせ/ご質問
あらゆるサイズに対応する高性能超音波処理装置
Hielscher Ultrasonics の細胞破砕装置および組織ホモジナイザーは、あらゆる容量に対応する各種サイズで提供されています。少量のサンプル、96 ウェルプレートなどの大量のサンプル、中程度の容量、または毎時トラック数台分の量を超音波処理する場合でも、当社の製品群にはお客様の用途に最適な超音波処理装置があります。小型の手持ち式超音波ホモジナイザーは実験室および研究に最適であり、当社の産業用シリーズは超音波プロセッサー当たり 0.5kW–16kW の全範囲を網羅しています。クラスターとして設置できるため、Hielscher 超音波処理装置では事実上あらゆる容量を処理できます。Hielscher の超音波装置の堅牢性により、高負荷および厳しい環境下での 24/7 運転が可能です。
高度でスマートなソフトウェアにより、最高水準のプロセス制御と操作者の利便性を実現します。すべての超音波処理データは内蔵 SD カードに自動記録されます。その他のスマート機能には、超音波処理パラメーターの事前設定と保存、LAN 接続、ブラウザーによる遠隔制御があります。
下の表は、組織均質化およびその他のサンプル調製作業における当社の実験室用超音波処理装置のおおよその処理能力を示しています:
| 推奨装置 | バッチ容量 | 流量 |
|---|---|---|
| UIP400MTP 96ウェルプレート超音波処理装置 | マルチウェル/マイクロタイタープレート | 該当なし |
| 超音波CupHorn | バイアルまたはビーカー用CupHorn | 該当なし |
| GDmini2 | 超音波マイクロフロー反応器 | 該当なし |
| VialTweeter | 0.5–1.5mL | 該当なし |
| UP100H | 1–500mL | 10–200mL/min |
| UP200Ht, UP200St | 10–1000mL | 20–200mL/min |
| UP400St | 10–2000mL | 20–400mL/min |
| 超音波ふるい振とう機 | 該当なし | 該当なし |
超音波処理装置 UP200Ht 、少量サンプルの超音波処理用2mmマイクロチップS26d2付き