ヒールシャー超音波技術

超音波処理リシス:細胞破壊 & 抽出

細胞崩壊または溶解は、バイオテク研究所における毎日の試料調製の共通部分である。溶解の目的は、細胞壁の一部または完全な細胞を破壊して生体分子を放出させることである。いわゆる溶解産物は、例えば、プラスミド、受容体アッセイ、タンパク質、DNA、RNA等であってもよい。溶解の次のステップは、分画、オルガネラ単離、および/またはタンパク質の抽出および精製である。抽出された物質(=溶解物)は分離されなければならず、例えばプロテオーム研究のために、さらなる調査または適用の対象となる。超音波ホモジナイザーは、細胞溶解を成功させるための一般的なツールです。プロセスパラメータを調整することによって超音波強度を平準化することができるので、超音波から非常に硬い超音波強度を個々の物質および媒体に対して個々に設定して、特定の適用要件を満たすことができる。

セル構造

細胞は、リン脂質二重層(また、タンパク質 - 脂質二重層、埋め込みタンパク質分子と疎水性脂質および親水性のリン分子によって形成される)からなる半透過性形質膜によって保護されており、細胞内部との間に障壁を作成する(細胞質)と細胞外環境。植物細胞および原核細胞は、細胞壁に囲まれています。セルロースの複数の層の厚さのセル壁に、植物細胞、動物細胞よりも溶解が困難です。このような細胞小器官、核、ミトコンドリアなどの細胞内部は、細胞骨格によって安定化されます。
細胞を溶解することによって、これを抽出して小器官、タンパク質、DNA、mRNAまたは他の生体分子を分離することを目的とします。

超音波処理は、一般的に細胞物質のサンプル調製に使用されます。

図1:細胞からの超音波抽出:Vilkhuら:ミント(セイヨウハッカ)の頂端ステムの顕微鏡横断面(TS)は、細胞からの超音波抽出(倍率2000倍)リソース中の作用機序を示します。 2011]

メソッド

界面活性剤又は溶媒の使用、高圧力の適用、又はビーズミルまたはフレンチプレスの使用を含む機械的および化学的方法、に分けることができる細胞を、溶解物にいくつかの方法があります。これらの方法の最も問題の欠点は困難制御及び処理パラメータの調整とそれによって影響されます。
一般的な溶解法の主な欠点:

異なる溶解技術

表:細胞溶解の従来の方法は、大きな欠点を持っています

逆に、超音波処理は、超音波処理パラメータを完全に制御することができます細胞崩壊のための非常に効率的で信頼性の高いツールです。これは、材料のリリースおよび製品純度の高い選択性を保証します。 【Balasundaramら。 2009]これは、すべての細胞型に適した、小型かつ大規模で容易に適用可能です。 Ultrasonicatorsは、清掃が容易です。超音波ホモジナイザーは常に定置洗浄(CIP)と滅菌・インプレース(SIP)機能を備えています。ソノトロードがワイピング又は(作動媒体に応じて)水又は溶媒に洗い流すことができる大規模なチタンホーンからなります。 ultrasonicatorsのメンテナンスはほとんど無視彼らの堅牢性によるものです。

溶解

溶解は敏感なプロセスです。細胞膜の保護が破壊された溶解中、非生理的環境(pH値からのずれ)によって抽出されたタンパク質の不活性化が、変性および劣化を防止しなければなりません。したがって、一般的な溶解を緩衝液中で行われます。ほとんどの問題は、すべての細胞内物質または/および対象製品の変性の非標的放出を生じる制御不能な細胞破壊から生じます。

超音波細胞溶解は、ラボでのサンプル調製のためにと大量の生産のために使用することができます。拡大するにはクリックしてください!

図1:200ワットの強力な超音波ホモジナイザー Uf200ःトン 信頼性と再現性の細胞溶解のためのデジタル制御と自動データ記録を持ちます。

超音波溶解

一般に、実験室でのサンプルの溶解には15秒〜2分かかります。超音波処理の強度は、超音波処理時間を設定するだけでなく適切な装置を選択することによって調整するのが非常に容易であるため、細胞構造および溶解の目的に応じて、細胞膜を非常に緩やかにまたは非常に急激に破壊することが可能である例えば、DNA抽出はより軟質の超音波処理を必要とし、細菌の完全なタンパク質抽出はより強力な超音波処理を必要とする)。プロセス中の温度は内蔵温度センサーで監視することができ、冷却(氷浴または冷却ジャケット付きフローセル)またはパルスモードでの超音波処理によって容易に制御できます。パルスモード超音波処理の間、1〜15秒の持続時間の短い超音波破裂サイクルは、より長い断続期間中の放熱および冷却を可能にする。
すべての超音波駆動型のプロセスは完全に再現性と直線的にスケーラブルです。

最大10本の試験管の同時サンプル調製のための超音波ホモジナイザーVialTweeter。 (拡大するにはクリックしてください!)

超音波装置 VialTweeter 同じプロセス条件の下で最大10本のバイアルの同時サンプル調製が可能になります。

超音波ホモジナイザー

様々な種類の 超音波デバイス サンプル調製の目標を一致を可能にし、使いやすさと操作の快適さを保証します。プローブ型ultrasonicatorsはラボで最も一般的なデバイスです。彼らは、1000mLのまでを0.1mlの容量で小型と中型のサンプルの調製のために最も適しています。異なる電源のサイズとソノトロードは、サンプル量と最も効果的かつ効率的な超音波処理結果のための容器に超音波装置を適応することができます。超音波プローブ装置は、単一のサンプルを用意する必要が最良の選択です。

より多くのサンプルを調製しなければならない場合(例えば、8つのバイアルのバイアル)、バイアルトレーター(VialTweeter)または超音波カップルンのような装置は、溶解に最適なホモジナイザーである。いくつかのバイアルを同時に同じ強度で超音波処理する。これにより、時間を節約するだけでなく、すべてのサンプルを同じように扱うことができ、サンプル間の結果が信頼できるものになります。さらに、超音波ソノトロード(超音波プローブ、ホーン、チップ、または指としても知られている)を浸すことによる交差汚染が回避される。バイアルを使用するので、時間のかかるクリーンアップおよび容器のデカントによる試料損失は省略される。
高いボリュームの場合、例えば細胞抽出物の商業的生産のために、フローセルリアクターに連続超音波システムが最も適しています。連続して処理された材料の均一な流れは、さらに超音波処理を保証します。超音波破砕プロセスのすべてのパラメータが最適化されたアプリケーションおよび特定の細胞材料の要件に調整することができます。

細菌細胞の超音波溶解するための代表的な手順:

  • 細胞懸濁液の調製:細胞ペレットを完全に(以下の分析、例えば、特定のクロマトグラフィー法を使用して緩衝液を互換選択)均質化緩衝液に懸濁されなければなりません。必要に応じて(彼らはまた、分離/精製手段と互換性がなければならない)、リゾチームおよび/または他の添加剤を追加します。 /ミックス完全な懸濁液が得られるまで穏やかな音波処理下で穏やかに溶液を均一。
  • 超音波溶解:氷浴中に試料を置きます。細胞破壊のために、(自分の超音波装置のパルスモードを使用して)60〜90秒のバーストでサスペンションを超音波処理します。
  • 分離:遠心ライセート(例えば10分間10,000×gで、4degCで。)。慎重に細胞ペレットから上清を分離します。上清は、全細胞溶解物です。上澄みをろ過した後、あなたは、可溶性細胞タンパク質の明確化流体を得ます。

生物学、バイオテクノロジーのultrasonicatorsのための最も一般的な用途は以下のとおりです。

  • 細胞抽出物の調製
  • 破壊 酵母、細菌、植物細胞の、ソフト & 硬い細胞組織、核酸材料
  • タンパク質の抽出
  • 酵素の調製および単離
  • 抗原の生産
  • DNA抽出および/または標的断片
  • リポソーム製剤
UIP1000hdのような高出力超音波ホモジナイザーは、バッチ又は連続フローかかわらずモードで細胞破壊および抽出のために使用されます。 (拡大するにはクリックしてください!)

以下のような超音波卓上型システム UIP1000hd (1kWの)は、生物学的物質の大量を処理することができます。

バイオテクノロジー、生物工学、微生物学、分子生物学、生化学、免疫学、細菌学、ウイルス学、プロテオミクス、遺伝学、生理学、細胞生物学、血液学、および植物学の分野における超音波支店のマニホールド用途アウト。

お客様のアプリケーションの評価と最適化のため、ヒールシャー超音波が整っています 超音波プロセス研究室。詳細についてはお問い合わせください!

文学/参考文献

  • Balasundaram、B;ハリソン、S .;ブレイスウェル、D. G.(2009):製品のリリース戦略とバイオプロセスの設計への影響の進歩。バイオテクノロジー8分の27、2009頁477から485までの動向。
  • Vilkhu、K .;マナセ、R .;モーソン、R .; Ashokkumar、M.(2011):食品成分の超音波回復と変更。中:風水/バルボサ-カノバス/ワイス(2011):食品・バイオプロセスのための超音波技術。ニューヨーク:スプリンガー、2011頁345から368まで。

お問い合わせ/詳細情報を求める

あなたの処理要件については、私たちに話します。私たちはあなたのプロジェクトのために最も適した設定と処理パラメータをお勧めします。





予めご了承ください。 個人情報保護方針