超音波組織ホモジナイザー

超音波処理は、安全かつ効率的な組織ホモジナイズ法です。
超音波の用途には、組織や懸濁液の調製、タンパク質、DNA/ RNAおよび活性化合物の抽出、ならびに酵素や酵母の活性化／不活性化が含まれます。
プローブ型超音波ホモジナイザーは精密に制御できるため、組織サンプルを確実に調製できます。

超音波プローブを用いた組織ホモジナイズ

組織ホモジナイズは、タンパク質、DNA、RNAなどの細胞内物質を抽出する前に、動物細胞、植物細胞、または微生物を処理するサンプル調製工程です。細胞内容物を放出するには、細胞膜を破る必要があります。細胞壁を破壊すると、細胞内の高分子が緩衝液中に浮遊し、細胞小器官、タンパク質、DNA/ RNAを利用できるようになります。超音波組織ホモジナイザーと細胞破砕装置は、細胞破砕、溶解、抽出に非常に効率的なツールです。

UP200Stなどのプローブ型超音波処理装置は、信頼性の高い組織ホモジナイザーおよび細胞破砕装置であり、サンプル調製に広く使用されています。

プローブ型超音波処理装置（例： 200ワットの強力なUP200St）は、信頼性の高い組織ホモジナイザーであり、サンプル調製に広く使用されています。

超音波組織ホモジナイザーと他の細胞溶解技術の比較

どの細胞破砕技術と組織ホモジナイズ装置が、ご自身の研究室にとって最適なのかを検討されているかもしれません。超音波処理には他のホモジナイズ法に比べていくつかの利点があるため、以下に超音波による細胞溶解と組織ホモジナイズを推奨する理由を紹介します。

効率： 超音波ホモジナイズは、組織や細胞を迅速かつ効率的に破砕する方法です。超音波組織ホモジナイザーは、音響キャビテーションの作用原理を利用します。この方法は非常に効率的で、わずか数秒で細胞を破砕できます。強度を穏やかなレベルから強力なレベルまで調整できるため、超音波処理は、他の方法ではホモジナイズしにくい硬い組織や繊維質の組織に特に有効です。

交差汚染の回避： Hielscherは、間接的な超音波処理によってサンプルを調製する強力な超音波組織ホモジナイザーを提供しています。UIP400MTP（マイクロタイタープレートおよびマルチウェルプレートに最適）、ならびにVialTweeterとCupHorn（バイアル、チューブ、ビーカーに最適）により、Hielscherは非接触ホモジナイズ用の超音波細胞破砕装置を提供し、サンプル間の交差汚染リスクを低減します。また、粉砕面や他のホモジナイズ装置から汚染物質が混入するリスクも最小限に抑えます。
柔軟性： 超音波ホモジナイズは、少量のサンプルから大きな組織サンプルまで、さまざまなサンプルサイズや容量に対応できます。さらに、植物組織、動物組織、微生物培養物など、幅広い種類のサンプルにも適しています。超音波処理の強度と時間を調整することで、組織の種類に応じて破砕の程度を最適化できます。
再現性： 超音波ホモジナイズは一貫した結果をもたらし、出力や超音波処理時間などのホモジナイズパラメーターを精密に制御できます。これにより、実験データの再現性と正確性の確保に役立ちます。
生体分子の保護： プローブ型超音波処理は非熱的処理です。つまり、その作用は熱に基づくものではありません。ただし、あらゆる機械的処理では、熱力学の第二法則に従って熱が発生します。そのため、超音波処理時間が長くなるほど、サンプルの温度が上昇します。Hielscherの最先端の超音波処理装置には、温度センサーと高度な温度監視ソフトウェアが搭載されています。高度な冷却オプションにより熱による分解を防止でき、酵素やタンパク質など、熱に敏感な生体分子の活性維持に役立ちます。
時間の節約： プローブ型超音波処理は効率が高いため、組織を迅速にホモジナイズできます。その結果、組織に対してより多くの物理的操作を必要とする他の方法と比べて、時間を節約できます。

超音波による組織ホモジナイズには、他のホモジナイズ法に比べていくつかの利点があります。そのため、超音波組織ホモジナイザーは、さまざまな研究用途や産業用途で優先的に選ばれる細胞破砕技術となっています。

この解説動画では、実験室、分析、研究における細胞溶解、細胞破砕、タンパク質単離、DNA・RNAの断片化などの試料調製に、どの種類の超音波処理装置が最適かを説明します。用途、試料量、試料数、処理能力に合った種類の超音波処理装置をお選びください。Hielscher Ultrasonicsには、お客様に最適な超音波ホモジナイザーがあります。

超音波プローブを用いた組織ホモジナイズのプロトコル例：

超音波処理装置は、簡単な操作と迅速なホモジナイズ手順により、組織ホモジナイズを容易にします。同時に、超音波処理のプロセスパラメーターを精密に制御・監視できるため、信頼性と再現性のある結果が得られます。

材料：

組織サンプル（例：肝臓、脳、筋肉）
緩衝液（例：PBS、Tris-HCl）
プロテアーゼ阻害剤カクテル
超音波ホモジナイザー（プローブ型）
氷
マイクロ遠心チューブ
ピペット

超音波による組織ホモジナイズのプロトコル：

組織サンプルを採取し、プロテアーゼ阻害剤カクテルを含む氷冷緩衝液が入ったマイクロ遠心チューブに入れます（比率は1:10）。

ソノトロードを装備した超音波ホモジナイザーを用いて組織をホモジナイズします。チップのサイズは、サンプルのサイズに応じて選択してください。マイクロ遠心チューブの容量には、マイクロチップが適しています。組織サンプルを含むマイクロ遠心チューブにプローブを浸し、熱による損傷を防ぐためにサンプルを氷上に保ちながら、最大出力で短いパルス（例えば、1–2秒の間隔で10–20秒のパルス）を加えて超音波処理します。

超音波処理後、ホモジネートを4°C、10,000 x gで10–15分間遠心分離し、残存する破片を除去して上清を回収します。

次に使用するまで、上清を -80°C で保存します。

必要に応じて、Bradford法やBCAタンパク質定量法など、適切な測定法を用いてタンパク質濃度を測定します。

注：超音波処理の時間と強度は、組織の種類、年齢、健康状態、および具体的な後続用途に応じて最適化が必要になる場合があります。また、ホモジネートの収量と品質を最適化するために、緩衝液、プロテアーゼ阻害剤、その他の添加剤を慎重に選択することも重要です。

生体サンプルの超音波による細胞溶解用マイクロチップS26d2を備えた超音波処理装置UP200Ht

超音波組織ホモジナイザーUP200Ht は、細胞破砕、細胞溶解、細胞ホモジナイズ、可溶化、およびタンパク質抽出用の2mmホーン／プローブを備えています。

この動画では、高強度超音波を用いてあらゆる標準的なマルチウェルプレートで確実な試料調製を可能にする超音波試料調製システムUIP400MTPを紹介します。UIP400MTPの代表的な用途には、細胞溶解、DNA・RNA・クロマチンのせん断、タンパク質抽出などがあります。

Hielscher超音波組織ホモジナイザーの主な利点

強力な超音波キャビテーションによる、迅速かつ効率的な粉砕、ホモジナイズ、細胞溶解と細胞破砕、または抽出
簡単で直感的な使用と操作（アナログ版またはデジタル版を選択）
超音波処理中にソノトロードを洗い流すことで、製品接触面を簡単に洗浄可能（CIP定置洗浄／SIP定置滅菌）
防音ボックス（研究室用装置の防音ボックスは、どの角度からも内部全体を確認できるよう、全体がアクリルガラス製）
装置のデジタルタッチディスプレイ（デジタル超音波処理装置）または電力計（アナログ装置）による、プロセスパラメーターの完全な制御
内蔵温度制御（熱に敏感で不安定な組織サンプルに重要）
ホモジナイズ運転中の休止時間を個別に設定し、デジタルメニューで事前設定可能
すべてのデジタル装置に、自動データ記録機能（内蔵SD/USB-ComboCardへの記録）、着脱式温度センサー、およびブラウザーによる遠隔操作機能を搭載。
複数サンプルの処理には、 VialTweeter, CupHorn 、または4本もしくは8本のフィンガーを備えたソノトロードを使用可能（例：実験室ロボットの処理工程への組み込み）
小規模および大規模な用途に対応

サンプル調製に用いる超音波プローブUP100H.

下表は、細胞破砕、細胞溶解、抽出における、当社の超音波組織ホモジナイザーのおおよその処理能力を示しています。

バッチ容量	流量	推奨装置
マルチウェルプレート	該当なし	UIP400MTP
バイアル、小型ビーカー	該当なし	超音波CupHorn
最大10本のバイアル	該当なし	VialTweeter
1–500mL	10–200mL/min	UP100H
10–2000mL	20–400mL/min	UP200Ht, UP400St
0.1–20L	0.2–4L/min	UIP2000hdT

お問い合わせ／ご質問はこちら！

超音波処理装置UP200HtとUP200Stは、いずれも試料調製、乳化、分散、抽出、化学用途に適した強力な200Wのホモジナイザーです。

最大5本の密閉されたチューブやバイアルに均一かつ強力な超音波処理を施し、サンプルを均一かつ迅速に無菌的にホモジナイズするための超音波CupHorn。

超音波CupHorn は、密閉されたチューブやバイアルに強力な超音波処理を施し、サンプルを無菌的にホモジナイズするための装置です。

用途に最適な超音波組織ホモジナイザーをお選びください

Hielscherの超音波組織ホモジナイザーは、50W–16,000W（16kW）の超音波出力範囲で提供されています。
Hielscherの研究室用超音波ホモジナイザーは、簡単で直感的な操作により、研究室で働く方々に好評です。具体的な要件に応じて、Hielscherの装置にはデジタル制御またはアナログ制御が搭載されています。

VialTweeter は、最大10本のバイアルまたは試験管に、同じ強度の超音波処理を同時に施すことができる強力な超音波ホモジナイザーです。間接的な超音波処理により、交差汚染とサンプル損失を完全に回避できます。使い捨てバイアルを使用するため、洗浄と衛生処理を最小限に抑えられます。ブロック型ソノトロードはオートクレーブ滅菌が可能です。
UIP400MTPプレート超音波処理装置は、96ウェルプレートなどのマイクロタイタープレートやマルチウェルプレートを扱う場合に最適です。マルチウェルプレートまたはシャーレをUIP400MTPに入れるだけで、すべてのサンプルを均一に超音波処理できます。UIP400MTPプレート超音波処理装置により、高スループットのサンプル処理を簡単かつ効率的に行えます！
プローブ型の研究室用超音波処理装置では、50ワット、100ワット、200ワット、400ワットのホモジナイザーを選択できます。
UP50H (50W)
UP100H (100W)
UP200Ht / UP200St (200W)
UP400St (400W)

超音波組織ホモジナイザーの用途と活用

超音波ホモジナイザーは、分子レベルの細胞内物質を抽出する前に、生体サンプルの組織粉砕、細胞破砕と細胞溶解、およびホモジナイズに一般的に使用されます。サンプルへの超音波処理を制御することで、細胞溶解から抽出、ホモジナイズまでのすべての工程を、同じ超音波細胞破砕装置で実施できます。
超音波ホモジナイザーの大きな利点は、投入電力と超音波処理強度を容易に調整できることです。Hielscherの超音波細胞破砕装置（細胞溶解装置）は、振幅を20%から100%まで調整することにより、超音波処理強度を制御できます。
連続運転の代わりに、超音波ホモジナイザーをサイクルモードに設定することもできます。例えば、熱に敏感な組織の超音波処理に使用できます。パルスモードでの超音波処理とは、超音波処理装置が周期的に高強度の超音波を発生させることを意味します。超音波処理時間と休止時間は、ユーザーが個別に設定できます。
パルス超音波処理では、休止時間中に超音波処理された材料が静止状態に戻り、サンプルが冷却されます（休止時間を放熱に利用）。これにより、組織に応じて処理強度を正確に設定でき、望ましくないサンプルの温度上昇を低減できます。
超音波組織ホモジナイザーは堅牢で使いやすく、重要なプロセスパラメーターをすべて完全に制御できるため、再現性が確保された信頼性の高い結果をもたらします。
超音波による組織粉砕、細胞破砕、細胞溶解、抽出、ホモジナイズの一般的な用途は、生物学・製薬分野の研究室、微生物学、プロテオミクスおよびゲノミクス研究（例：ウエスタンブロッティングや酵素結合免疫吸着測定法ELISAの前のタンパク質放出）に見られるほか、食品、医薬品、化粧品産業向けの植物抽出物や生理活性化合物の製造にも見られます。

文献／参考資料

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.

知っておきたい情報

超音波組織ホモジナイザーは、プローブ式超音波処理装置、音波細胞溶解装置、超音波破砕装置、超音波粉砕機、ソノラプター、ソニファイアー、音波分解装置、細胞破砕装置、超音波分散装置、溶解装置とも呼ばれます。これらの呼称の違いは、超音波処理で実現できる多様な用途に由来します。

超音波高せん断ホモジナイザーは、研究室、卓上、パイロット規模、および産業規模の処理に使用されています。

Hielscher Ultrasonicsは、研究室規模、パイロット規模、産業規模での混合、分散、乳化、抽出用途向けに、高性能な超音波ホモジナイザーを製造しています。