VialTweeterソニケーターによるサンプル前処理

分析前のサンプル調製には、組織のホモジナイズ、溶解、タンパク質、DNA、RNA、オルガネラなどの細胞内物質の抽出、溶解、脱気など、さまざまな前処理が必要です。VialTweeterは、複数のサンプルチューブを全く同じ条件で同時に準備するユニークなソニケーターです。密閉された試験管を間接的に超音波処理するため、クロスコンタミネーションやサンプルのロスを防ぐことができます。

超音波サンプル前処理

超音波処理は、ポリマー連鎖反応（PCR）、ウェスタンブロット、アッセイ、分子配列決定、クロマトグラフィーなどの分析にサンプルを準備するための一般的なサンプル処理技術です。超音波処理は、分析前のサンプル処理としてラボで広く使用されている技術である。超音波処理の大きな利点は、超音波の作動原理が純粋に機械的な力に基づいていることである。超音波による溶解と細胞破砕は、超音波機械的せん断力によって達成される。このため超音波処理には、タンパク質抽出に使用した溶媒を溶解時にも使用できるという利点がある。VialTweeterのような超音波細胞破砕機は、細胞壁/膜を破壊し、細胞内部と溶媒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）は細胞マトリックスから溶媒に効率よく移行します。このことは、クエンチングと抽出のステップが超音波細胞破砕プロセスと重なることを意味し、超音波溶解を非常に効果的にする。さらに、超音波によるサンプル調製では、溶解液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となることが知られている、洗剤やその他の溶解試薬を必要としない。もう一つの溶解法である酵素破砕法は、長いインキュベーション時間を必要とし、再現性のない結果をもたらすことが多い。超音波サンプル前処理は、組織ホモジナイズ、細胞破砕、溶解、タンパク質抽出、溶解液の可溶化など、サンプル前処理における一般的な問題を克服する。超音波処理の強度は、生物学的サンプルに合わせて正確に制御・調整できるため、劣化やサンプルの損失が避けられます。サンプル温度、パルスモード、超音波処理時間を自動的にモニター・制御することで、最適な結果が得られます。
 

VialTweeterは、同一条件下で複数のサンプルを同時に調製する必要がある研究室での作業に特に便利です。VialTweeterは、最大10本のバイアル（エッペンドルフ、遠心分離機、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、正確に制御された条件下で激しく超音波を照射します。超音波エネルギーはバイアルの壁を通してサンプル媒体に結合されるため、処理中、バイアルは閉じた状態を維持します。そのため、サンプルの損失やクロスコンタミネーションを完全に防ぐことができます。

VialTweeterに適合するバイアルとチューブ

VialTweeterは、エッペンドルフ、遠心分離機、クライオバイアル、各種NUNCバイアルなど、一般的な円錐形または丸底チューブを10本保持するのに適していますが、ご要望に応じて、他のバイアルやチューブのサイズに合わせて穴をカスタマイズすることができます。どの種類の試験管をお使いになりたいかお知らせいただければ、それに応じてVialTweeterを改造いたします。ファルコンチューブやその他の試験容器、ビーカー、容器などの大きな試験管には、VialPressが便利です。
ファルコンチューブなど、特定の試験管サイズにカスタマイズされたVialTweeterモデルVT26dxxの詳細については、こちらをご覧ください！

VialTweeterとVialPress

VialTweeterは、10本のチューブ孔を持つユニークで高機能な超音波装置ですが、VialPressアドオンは、VialTweeterをさらに多用途でフレキシブルに操作できるようにします。VialPressはVialTweeter用のアクセサリーで、ファルコンチューブのような大型のサンプルチューブや、その他の小型から中型のテストビーカーをVialTweeterの前面に固定できるクランプオンバーで構成されています。左の写真は、VialTweeterが10本のエッペンドルフバイアルをブロック内に保持し、VialPressが1本の大きめの試験管を超音波処理のために前面に固定しているところです。VialPressは5本までの大型試験管を保持し、強力な超音波処理を行うことができます。

VialTweeterサンプル調製プロトコル

VialTweeter は、生物学的サンプルの超音波処理に広く使用されています。例えば、溶解、組織ホモジナイズ、タンパク質抽出、DNA/RNAせん断、脱気などです。VialTweeter は、これらの超音波プロセスを確実に実行し、再現性のある結果を提供します。VialTweeterの一般的なアプリケーションは、細菌細胞やウイルス粒子と同様に、哺乳類（ヒトおよび動物）組織の溶解/細胞破砕です。VialTweeterで処理に成功した生物学的サンプルには、ヒト肺上皮細胞、造血幹細胞、骨髄性白血病細胞などがあります、 大腸菌, 枯草菌, 炭疽菌, ツラレン菌, エルシニア・ペスティス, 化膿レンサ球菌, コーロバクター・クレセントゥス, 肺炎マイコプラズママイコバクテリア、結核菌複合体（MTBC）、その他多くの細菌、植物、微生物細胞。
以下に、VialTweeterを使用したプロトコルをいくつかご紹介します。

生体内グルタチオン測定のためのVialTweeterによる大腸菌溶解

MG1655株の大腸菌を、総容量200mlのMOPS最小培地でA600が0.5になるまで培養した。この培養液をストレス処理用に50mlに分割した。0.79mMアリシン、1mMジアミド、またはジメチルスルホキシド（コントロール）で15分間インキュベートした後、4,000g、4℃で10分間細胞を回収した。700µlのKPEバッファーにペレットを再懸濁する前に、細胞をKPEバッファーで2回洗浄した。脱タンパク質化のために、超音波処理（3 x 1分；VialTweeter超音波処理機）で細胞を破砕する前に、300µlの10%(w/v)スルホサリチル酸を添加した。遠心分離（30分、13,000g、4℃）後、上清を回収した。スルホサリチル酸濃度は、3容量のKPEバッファー添加により1%まで低下させた。総グルタチオンとGSSGの測定は、上述のように行った。細胞グルタチオン濃度は、大腸菌細胞量6.7×10-15リットル、細胞密度A600 0.5（1×108細胞ml-1培養に相当）に基づいて計算した。GSH濃度は、総グルタチオンから2[GSSG]を差し引くことで算出した（Müller et al.(Müller et al. 2016)

VialTweeterによるαシヌクレイン線維断片化

VialTweeterソニケーターは、α-シヌクレイン線維およびリボンの確実かつ効率的な断片化に広く使用されています。 VialTweeterを用いたα-シヌクレインのフラグメンテーションに関する詳細な説明、プロトコール、参考文献はこちらをご覧ください！

グラファイト炉原子吸光分析前のVialTweeterによる細胞溶解

枯草菌168（trpC2）を15分間の抗生物質ストレスに曝した後、細胞を3,320 x gで回収し、100 mM Tris/1 mM EDTA, pH 7.5で5回洗浄し、10 mM Tris, pH 7.5に再懸濁し、Hielscher VialTweeter装置で超音波破砕した。(Wenzel et al. 2014)

VialTweeter 質量分析前のサンプル前処理

ヒトCD34􏰀造血幹細胞／前駆細胞の凍結乾燥細胞ペレットを、100mM炭酸水素アンモニウム中の8M尿素10μ􏰇l（ペプチド希釈系列用のバルクHEK293調製用には200μl）に再懸濁し、氷上で中間冷却しながら、Hielscher VialTweeterを用いて振幅60％、サイクル60％、時間20sで3回超音波処理することにより溶解した。(Amon et al.）

バイアルプレスを用いたサンプル前処理プロトコール

新鮮なレタス（Lactuca sativa）を0.5M HEPES緩衝液（pH8、KOH調整）中で、植物1g（新鮮重）対200、100、50、または20mLの緩衝液の割合でホモジナイズした。ホモジネートの総量が3.5～12 mLになるように、植物質量と緩衝液量の比を変化させた。ホモジネートの総量が3.5～12mLになるように、植物の質量と緩衝液量の比率を変化させ、プローブによるホモジネーションを行った。ホモジネートはその後、200xt VialPress（Hielscher Ultrasonics GmbH、ドイツ）を装備したUP200St with VialTweeterを用いて、3分間間接超音波処理を行った（80%パルス、100%出力）。この装置を使用することでコンタミネーションを回避した。(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、生物学的サンプルの処理において特に重要な、プロセスに影響を与える重要な要素です。すべての機械的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。しかし、VialTweeterを使用すれば、サンプルの温度を適切に制御できます。VialTweeterとVialPressを使用して分析用の試料を調製する際に、試料の温度を監視および制御するためのさまざまなオプションをご紹介します。

1. サンプル温度のモニタリングVialTweeterを駆動する超音波プロセッサUP200Stには、インテリジェントなソフトウェアとプラグ式温度センサが搭載されています。温度センサーをUP200Stに差し込み、温度センサーの先端をサンプルチューブに挿入します。デジタルカラータッチディスプレイにより、UP200Stのメニューでサンプルの超音波処理に必要な特定の温度範囲を設定できます。最大温度に達すると超音波処理装置が自動的に停止し、試料温度が設定温度∆の下限値まで下がるまで一時停止します。その後、超音波処理を自動的に再開します。このスマートな機能により、熱による劣化を防ぐことができます。
2. VialTweeterブロックは予冷できます。VialTweeterブロック（トランスデューサなしのソノトロードのみ！）を冷蔵庫または冷凍庫に入れ、チタンブロックを予冷することで、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することができます。
3. 超音波処理中の冷却にはドライアイスを使用します。ドライアイスを満たした浅いトレイを使用し、VialTweeterをドライアイスの上に置いて、熱が急速に放散するようにします。

VialTweeterとVialPressは、生物学、生化学、医学、臨床検査室での毎日のサンプル前処理作業に、世界中のお客様にご利用いただいています。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、温度は確実に制御され、熱によるサンプルの劣化は回避されます。VialTweeterとVialPressによる超音波サンプル前処理は、高い信頼性と再現性を実現します！

VialTweeterの技術的詳細

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を使用して、5本までの大きな試験管をVialTweeterの前面にクランプすることができます。VialTweeterは、挿入された各バイアルに超音波エネルギーが均一に分散されるように設計されており、信頼性の高い均一な超音波処理を実現します。小さなピボットにより、VialTweeterのソノトロードを凹凸のある地面に調整し、試験管を垂直に揃えることができます。

VialTweeterの利点

• 最大10本のバイアルを同時に超音波処理
• 高い超音波強度で容器壁を通して試料に間接的な超音波照射を行う。
• 間接的な超音波処理により、交差汚染やサンプルの損失を回避
• 超音波処理振幅の調整と制御が可能なため、再現性の高い結果が得られます。
• バイアルプレスは、より大きなチューブの超音波処理を可能にします。
• 振幅は20～100％まで調整可能
• 0～100%まで調整可能なパルス・モード
• オートクレーブ

VialTweeterの電源は UP200St200ワットのパワフルな超音波プロセッサーです。UP200Stは、振幅、超音波処理時間、脈動、温度などの重要な超音波プロセスパラメータをすべて正確に制御できるインテリジェントなソフトウェアを搭載しています。これにより、VialTweeterは、生物学的および生化学的研究室で再現性の高いプロセス結果を得るための信頼性の高いツールとなります。
振幅は20～100％の間で調整でき、試料に超音波強度を合わせることができます。例えば、DNAやRNAのせん断と断片化には、小さすぎるDNA断片の生成を防ぐために穏やかな振幅が必要であり、マウスの脳の組織ホモジナイズには高い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、理想的な振幅、超音波処理強度、時間を選択できます。メニューと設定は、カラータッチディスプレイから簡単にアクセスして操作できます。設定では、振幅、脈動、サイクルモード、超音波処理時間、総エネルギー入力、温度限界などの超音波処理パラメーターを事前に設定できます。研究および生産では、試験と試験結果の再現性が極めて重要です。つまり、プロセス条件と超音波処理プロトコルを正確に記録することが極めて重要です。自動データプロトコールは、すべての超音波処理データを内蔵SDカードのCSVファイルに書き込みます。すべての超音波プロセスデータは、CSVファイルとして簡単にアクセスし、共有することができます。
Hielscher Ultrasonicsは、お客様の研究作業を促進し、向上させるための先進技術を提供するよう努めています！