VialTweeter超音波処理装置によるサンプル前処理

分析前のサンプル前処理では、組織のホモジナイズ、溶解、タンパク質、DNA、RNA、細胞小器官およびその他の細胞内物質の抽出、溶解操作、脱気など、さまざまな分析前工程が必要になる場合があります。VialTweeterは、複数のサンプルチューブをまったく同じ条件で同時に前処理する独自の超音波処理装置です。密閉した試験管を間接的に超音波処理するため、交差汚染とサンプル損失を回避できます。

超音波によるサンプル前処理

超音波処理は、ポリマー連鎖反応（PCR）、ウエスタンブロット、アッセイ、分子シーケンシング、クロマトグラフィーなどの分析に備えてサンプルを前処理するための一般的な技術です。超音波処理は、分析前のサンプル処理に研究室で広く用いられています。超音波処理の大きな利点は、その作用原理が純粋に機械的な力に基づいていることです。超音波による溶解と細胞破砕は、超音波によって生じる機械的なせん断力で達成されるため、タンパク質抽出に使用する溶媒を溶解時にも使用できるという利点があります。VialTweeterなどの超音波細胞破砕装置は、細胞壁／細胞膜を破壊し、細胞内部と溶媒の間の物質移動を促進します。これにより、分析対象物（DNA、RNA、タンパク質、細胞小器官など）が細胞マトリックスから溶媒へ効率的に移行します。つまり、クエンチングと抽出の工程が超音波細胞破砕工程と重なるため、超音波による溶解は非常に効果的です。また、超音波によるサンプル前処理では、溶解物の構造を変化させたり破壊したりする可能性があり、その後の精製で問題を引き起こすことが知られている界面活性剤やその他の溶解試薬を必要としません。別の溶解法である酵素による破砕には長いインキュベーション時間が必要で、再現性のない結果が得られることもよくあります。超音波によるサンプル前処理は、組織のホモジナイズ、細胞破砕、溶解、タンパク質抽出、溶解物の可溶化といったサンプル前処理でよく生じる問題を克服します。超音波処理の強度を正確に制御し、生体サンプルに合わせて調整できるため、分解とサンプル損失を回避できます。サンプル温度、パルスモード、超音波処理時間を自動的に監視・制御することで、最適な結果を確保します。
 

VialTweeterは、複数のサンプルを同じ条件で同時に前処理する必要がある研究室の作業に特に便利です。VialTweeterは、最大10本のバイアル（Eppendorfチューブ、遠心チューブ、NUNCチューブ、クライオバイアルなど）を保持できる超音波ブロックソノトロードで、精密に制御された条件下で強力な超音波処理を行います。超音波エネルギーがバイアルの壁を介してサンプル媒体に結合されるため、処理中もバイアルは密閉されたままです。これにより、サンプル損失と交差汚染を完全に回避できます。

VialTweeterに適合するバイアルとチューブ

VialTweeterは、Eppendorfチューブ、遠心チューブ、クライオバイアル、各種NUNCバイアルなど、一般的な円錐底または丸底のチューブ10本を保持するのに適していますが、ご要望に応じて穴を他のバイアルやチューブのサイズに合わせてカスタマイズできます。使用する試験管の種類をお知らせいただければ、それに合わせてVialTweeterを調整できます。Falconチューブなどの大型試験管や、その他の試験容器、ビーカー、容器には、VialPressが便利なソリューションです。
Falconチューブなど、お使いの試験管サイズに合わせてカスタマイズできるVialTweeterモデルVT26dxxの詳細をご覧ください！

VialPressを装備したVialTweeter

10個のチューブ用の穴を備えたVialTweeter自体がすでに独自性と高い機能性を持つ超音波装置ですが、VialPressを追加することで、VialTweeterの用途と操作の柔軟性がさらに広がります。VialPressはクランプ式バーからなるVialTweeter用アクセサリーで、Falconチューブなどの大型サンプルチューブや、その他の小型から中型の試験用ビーカーをVialTweeterの前面に固定できます。左の写真では、VialTweeterのブロック内に10本のEppendorfバイアルが保持され、VialPressによって大型試験管一本が超音波処理のために前面に固定されています。VialPressは、強力な超音波処理のために最大5本の大型試験管を保持できます。

VialTweeterによるサンプル前処理プロトコル

VialTweeterは、生体サンプルの超音波処理に広く使用されています。分析前には、生化学的または生物物理学的な分析やアッセイに備え、溶解、組織のホモジナイズ、タンパク質抽出、DNA／RNAのせん断、脱気などによってサンプルを前処理する必要があります。VialTweeterは、これらの超音波工程を確実に実行し、再現性のある結果をもたらします。VialTweeterの一般的な用途は、哺乳類（ヒトおよび動物）の組織、細菌細胞、ウイルス粒子の溶解／細胞破砕です。VialTweeterで良好に処理された生体サンプルには、ヒト肺上皮細胞、造血幹細胞、骨髄性白血病細胞、 Escherichia coli, Bacillus subtilis, Bacillus anthracis, Francisella tularensis, Yersinia pestis, Streptococcus pyogenes, Caulobacter crescentus, Mycoplasma pneumoniae、抗酸菌、結核菌群（MTBC）、その他多くの細菌細胞、植物細胞、微生物細胞が含まれます。
以下に、VialTweeterを使用したプロトコルをいくつか選んでご紹介します。

生体内グルタチオン定量のためのVialTweeterによる大腸菌の溶解

Escherichia coliのMG1655株を、総量200mlのMOPS最少培地でA600が0.5に達するまで培養しました。ストレス処理のため、培養液を50-mlずつに分けました。0.79 mMのアリシン、1 mMのジアミド、またはジメチルスルホキシド（対照）とともに15 minインキュベートした後、4,000g、4°Cで10 min遠心して細胞を回収しました。細胞をKPE緩衝液で二回洗浄した後、ペレットを700µlのKPE緩衝液に再懸濁しました。除タンパクのために300µlの10% (w/v)スルホサリチル酸を添加した後、超音波処理（3 x 1 min；VialTweeter超音波処理装置）で細胞を破砕しました。遠心分離（30 min、13,000g、4°C）後に上清を回収しました。3倍量のKPE緩衝液を加えることで、スルホサリチル酸濃度を1%に低下させました。総グルタチオンとGSSGの測定は、上記の方法で実施しました。細胞内グルタチオン濃度は、E. coliの細胞体積6.7×10-15リットルと、A600 0.5の細胞密度（培養液中の1×108 cells ml-1に相当）に基づいて算出しました。GSH濃度は、総グルタチオンから2[GSSG] を差し引いて算出しました。(Müller et al. 2016)

VialTweeterによるα-シヌクレイン線維の断片化

VialTweeter超音波処理装置は、α-シヌクレインの線維およびリボンを確実かつ効率的に断片化するために広く使用されています。 VialTweeterによるα-シヌクレインの断片化について、詳しい説明、プロトコル、参考文献はこちらをご覧ください！

黒鉛炉原子吸光分析前のVialTweeterによる細胞溶解

Bacillus subtilis 168 (trpC2)を15 minの抗生物質ストレスにさらした後、3,320 x gで細胞を回収し、100 mM Tris/1 mM EDTA、pH 7.5で五回洗浄しました。続いて10 mM Tris、pH 7.5に再懸濁し、HielscherのVialTweeter装置で超音波処理して破砕しました。(Wenzel et al. 2014)

質量分析前のVialTweeterによるサンプル前処理

ヒトCD34􏰀造血幹細胞／前駆細胞の凍結乾燥細胞ペレットを、100 mM炭酸水素アンモニウム中の8 M尿素溶液10µ􏰇l（ペプチド希釈系列用のバルクHEK293前処理では200µl）に再懸濁しました。HielscherのVialTweeterを用い、振幅60%、サイクル60%、処理時間20sの超音波処理を、途中で氷上冷却を行いながら三回実施することで溶解しました。(Amon et al. 2019)

VialPressを使用したサンプル前処理プロトコル

新鮮なレタス（Lactuca sativa）を、植物1 g（新鮮重量）に対して緩衝液200、100、50、または20 mLの比率で、0.5 M HEPES緩衝液（pH 8、KOHで調整）中でホモジナイズしました。ホモジネートの総体積を3.5–12 mLに保つため、植物重量と緩衝液体積の比率を変えました。ホモジネートの総体積を3.5–12 mLに保ち、プローブによるホモジナイズを可能にするため、植物重量と緩衝液体積の比率を変えました。その後、200xt VialPressを装備したVialTweeterを搭載するUP200St（Hielscher Ultrasonics GmbH、ドイツ）を使用し、ホモジネートを3 min間接超音波処理しました（パルス80%、出力100%）。この装置を使用することで、汚染を回避しました。(Laughton et al. 2019)

VialTweeterによる超音波処理中の確実な温度制御

温度は工程に影響する重要な因子であり、生体サンプルの処理では特に重要です。すべての機械的なサンプル前処理技術と同様に、超音波処理でも熱が発生します。ただし、VialTweeterを使用すれば、サンプル温度を適切に制御できます。VialTweeterとVialPressを使用して分析用のサンプルを前処理する際に、サンプル温度を監視・制御するためのさまざまな方法をご紹介します。

1. サンプル温度の監視：VialTweeterを駆動する超音波プロセッサーUP200Stには、インテリジェントなソフトウェアと接続式温度センサーが装備されています。温度センサーをUP200Stに接続し、センサーの先端をサンプルチューブの一本に挿入してください。デジタルカラータッチディスプレイを介して、UP200Stのメニューでサンプルの超音波処理用の特定の温度範囲を設定できます。超音波処理装置は最高温度に達すると自動的に停止し、サンプル温度が設定温度∆の下限値まで下がるまで一時停止します。その後、超音波処理が自動的に再開します。このスマートな機能により、熱による分解を防ぎます。
2. VialTweeterのブロックは予冷できます。VialTweeterのブロック（振動子を除いたソノトロードのみ！）を冷蔵庫または冷凍庫に入れてチタン製ブロックを予冷すると、サンプルの温度上昇を遅らせることができます。可能であれば、サンプル自体も予冷できます。
3. 超音波処理中の冷却にはドライアイスを使用してください。浅いトレーにドライアイスを入れ、その上にVialTweeterを置くことで、熱を速やかに放散できます。

世界中のお客様が、生物学、生化学、医学、臨床分野の研究室で、日々のサンプル前処理にVialTweeterとVialPressを使用しています。UP200Stプロセッサーのインテリジェントなソフトウェアと温度制御により、温度を確実に制御し、熱によるサンプルの分解を回避できます。VialTweeterとVialPressによる超音波サンプル前処理は、信頼性と再現性の高い結果をもたらします！

VialTweeterの技術詳細

VialTweeterはチタン製のブロックソノトロードで、ブロック内の穴に最大10本のバイアルを保持できます。さらに、VialPressを使用すると、最大5本の大型試験管をVialTweeterの前面にクランプで固定できます。VialTweeterは、挿入された各バイアルに超音波エネルギーが均等に分配されるよう設計されており、信頼性が高く均一な超音波処理結果を確保します。小型のピボットにより、VialTweeterソノトロードを平らでない設置面に合わせて調整し、試験管を垂直にそろえることができます。

VialTweeterの利点一覧

• 最大10本のバイアルを同時に強力に超音波処理
• 容器壁を介してサンプルに高強度の超音波を伝える間接超音波処理
• 間接超音波処理により交差汚染とサンプル損失を回避
• 超音波処理の振幅を調整・制御できるため、再現性のある結果が得られる
• VialPressにより大型チューブの超音波処理が可能
• 振幅を20–100%に調整可能
• パルスモードを0–100%に調整可能
• オートクレーブ滅菌可能

VialTweeterを駆動するのは UP200Stという、200ワットの強力な超音波プロセッサーです。UP200Stにはインテリジェントなソフトウェアが搭載されており、振幅、超音波処理時間、パルス動作、温度など、重要な超音波工程パラメーターをすべて精密に制御できます。これにより、VialTweeterは生物学および生化学の研究室で良好かつ再現性のある工程結果を得るための信頼できるツールとなります。
振幅は20–100%に調整でき、サンプルに合わせて超音波強度を設定できます。例えば、DNAとRNAのせん断および断片化では、小さすぎるDNA断片が生成されるのを防ぐために低めの振幅が必要ですが、マウス脳組織のホモジナイズには高強度の超音波処理が必要です。UP200Stプロセッサーのスマートで直感的なメニューから、最適な振幅、超音波強度、処理時間を選択してください。カラータッチディスプレイを介して、メニューや設定に簡単にアクセスして操作できます。設定では、振幅、パルス動作、サイクルモード、超音波処理時間、総エネルギー投入量、温度制限などの超音波処理パラメーターを事前に設定できます。研究と生産では、試行と試験結果の再現性が極めて重要です。そのため、工程条件と超音波処理プロトコルを正確に記録することが非常に重要となります。自動データ記録機能は、すべての超音波処理データを内蔵SDカード上のCSVファイルに書き込むため、さまざまな超音波処理の実行結果を簡単に確認・比較できます。すべての超音波工程データに簡単にアクセスし、CSVファイルとして共有できます。
Hielscher Ultrasonicsは、お客様の研究を促進し、改善するための先進技術の提供に努めています！