ウイルス研究における超音波
超音波による溶解と抽出は、細胞を破壊し、ウイルス、ウイルスタンパク質、DNA、RNAを放出するための、信頼性が高く、長い間確立されてきた方法である。
コロナウイルス研究における超音波技術
臓器組織からのウイルスの抽出は、ウイルス（核酸、カプソメア、糖タンパク質など）を分析する前に不可欠なサンプル調製ステップです。超音波ホモジナイザーは、組織のホモジナイズ、溶解、細胞破砕、細胞内物質の抽出、DNAやRNAの断片化などのサンプル前処理を迅速、簡便、かつ再現性よく行うことができる方法です。
超音波によるサンプル前処理は、ポリマー連鎖反応（PCR）前の一般的なステップである。
超音波ウイルスアプリケーション
- 組織や細胞培養物からウイルスを抽出するための細胞溶解
- ウイルス群の分散
- DNAとRNAの剪断／断片化
ワクチン製造と抗ウイルス薬製剤のための超音波技術
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ナノ薬物キャリア
ナノサイズの薬物送達システムは、薬理学的に活性な成分を細胞に送達し、そこで医薬品がその効果を発揮できるようにするためにうまく利用されている。医薬品用の一般的なナノキャリアは以下の通りである。 ナノエマルジョン, リポソーム, シクロデキストリン複合体高分子ナノ粒子、無機ナノ粒子、ウイルスベクター。
超音波乳化・分散は、ナノエマルション、リポソーム、シクロデクトリン複合体、生理活性物質を担持したナノ粒子（コアシェルナノ粒子など）などのナノ強化製剤を製造するための確立された技術である。
ウィルス
細胞溶解・抽出用超音波プロセッサー
Hielscher Ultrasonics社は、微量サンプルの超音波処理から工業規模での大量処理まで、幅広い超音波処理システムを提供しています。
当社のプローブ型超音波装置は、お客様のアプリケーションに最適な装置をご提案できるよう、様々な出力レンジを取り揃えています。様々なサイズや形状のソノトロード、様々なサイズや形状のフローセルやリアクター、その他のアドオンなど、幅広いアクセサリーを取り揃えており、プロセス効率と使い心地の良さを追求した超音波セルディスラプターのセットアップが可能です。
サンプル前処理用のユニークな超音波設計は バイアルツイーター.Hielscher VialTweeterは、最大10本のチューブ（エッペンドルフチューブ、微量遠心チューブなど）を同じプロセス条件で同時に超音波処理できます。強力な超音波がチューブの壁を透過するため、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。この バイアルツイーター はコンパクトな超音波システムで、どのような実験室でも使用できます。その主な利点は、プロセスパラメーターの正確な制御、再現性、クロスコンタミネーションのない同一条件下での複数試料の同時処理、内蔵SDカードへの自動データプロトコールです。Hielscher社の超音波装置は堅牢であるため、過酷な環境下でも24時間365日の稼働が可能です。
Hielscher社製超音波発生装置の利点
すべてのHielscher超音波ユニットは、全負荷の下で24/7使用するために構築されています。Hielscher社製超音波発生装置の信頼性と堅牢性は、お客様が望む結果を得るために、高効率で材料を処理できることを保証します。自動周波数調整機能により、選択した振幅で連続運転が可能です。リニアスケーラビリティにより、より高い処理量へのスケールアップが容易で、リスクなく同じ処理結果を得ることができます。
200ワット以上のすべての超音波システムには、カラータッチディスプレイ、デジタル制御、自動データ記録用内蔵SDカード、プラグイン可能な温度センサー、オプションの圧力センサーが付属しています。
下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です：
| バッチ量 | 流量 | 推奨デバイス |
|---|---|---|
| 1〜500mL | 10～200mL/分 | UP100H |
| 10〜2000mL | 20～400mL/分 | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1～20L | 0.2～4L/分 | UIP2000hdT |
| 10～100L | 2～10L/分 | UIP4000hdT |
| n.a. | 10～100L/分 | uip16000 |
| n.a. | より大きい | クラスタ uip16000 |
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文献／参考文献
知っておくべき事実
コロナウイルス
コロナウイルスとは、SARS（重症急性呼吸器症候群）やMERS（中東呼吸器症候群）などの病原体を含む、ウイルスファミリーの枝全体を指す言葉である。コロナウイルス」と言えば、危険なウイルス株を指し、「哺乳類」と言えば「グリズリーベア」を指すのに似ている。技術的には正しいが、具体性に欠ける。
ウイルス
ウイルスとは、それ自身を複製するために宿主細胞を必要とする小さな感染性粒子である。ウイルスは、動物や植物からバクテリアや古細菌を含む微生物まで、生物の生きた細胞に侵入する。
ウイルスの形、大きさ、種類
一般的に、ウイルスはバクテリアよりもかなり小さい。今日まで研究されてきたほとんどのウイルスの直径は20〜300ナノメートルである。ほとんどのウイルスはこのような微小粒子であるため、光学顕微鏡では十分な倍率が得られない。ウイルスを観察・研究するには、走査型電子顕微鏡と透過型電子顕微鏡（それぞれSEMとTEM）が必要である。
ウイルスの構成
完全なウイルス粒子はビリオンと呼ばれる。このようなビリオンは、リボ核酸またはデオキシリボ核酸（RNAまたはDNA）からなる核酸の内核で構成されている。核酸はカプシドと呼ばれる外側の保護タンパク質の殻に囲まれている。カプシドはカプソメアと呼ばれる同一のタンパク質サブユニットでできている。ビリオンのコアは感染性を与え、カプシドはウイルスに特異性を与える。プリオンはウイルスDNAやRNAを含まない感染性タンパク質分子である。
エンベロープドウイルスとネイキッドウイルス
脂質のエンベロープを持つウイルスはエンベロープウイルスと呼ばれる。いわゆるエンベロープは、タンパク質カプシドを取り囲む脂質の被膜である。ウイルスは出芽の過程で宿主細胞膜からエンベロープを獲得する。エンベロープウイルスの例としては、SARS-CoV-2、HIV、HSV、SARS、天然痘などがある。
ネイキッドウイルスは細胞を溶解することによって細胞外に出るため、このエンベロープを持たない。しかし、いくつかのウイルスは、ウイルス糖タンパク質を含まないが、ウイルスカプシドを完全に包む "準エンベロープ "を発達させることができる。裸のウイルスの例としては、ポリオウイルス、ノダウイルス、アデノウイルス、SV40などがある。
ウイルスの形態学
すなわち、らせん型、正20面体型、プロレート型、エンベロープ型である。さらに、いわゆる複合型ウイルスもある。
ウイルスの形態はカプシドとその形状によって定義される。カプシドはウイルスゲノムにコードされたタンパク質から作られる。カプシドの形状は形態学的区別の基礎となる。カプソマーと呼ばれるウイルスにコードされたタンパク質のサブユニットが自己集合してカプシドを形成するが、通常はウイルスゲノムの存在が必要である。
ヘリカルウイルス： らせん状ウイルスは、糸状または棒状と表現できるキャプシドの形をしている。らせん状の形は、核酸が封入された中央空洞を持つ。カプソメアの配置によって、らせん状はウイルスのカプシドに柔軟性や剛性を与える。
正20面体のウイルス： 正20面体ウイルスのカプシドは、正三角形を形成する同一のサブユニット（カプソメア）からなり、左右対称に配置されている。正20面体の形は非常に安定したカプシドを形成し、核酸のための十分なスペースを提供する。
プロレートウイルス： プロレート型は正20面体の変形で、バクテリオファージに見られる。
エンベロープ・ウイルス： ウイルスの中には、リン脂質とタンパク質でできたエンベロープを持つものがある。エンベロープを組み立てるために、ウイルスは宿主の細胞膜の一部を利用する。エンベロープはカプシドの保護膜として機能し、宿主の免疫システムからウイルスを守るのに役立つ。エンベロープはまた、ウイルスが宿主細胞と結合し、細胞への感染を容易にするレセプター分子を持つこともある。一方では、ウイルス・エンベロープは細胞への感染を容易にする。他方では、ウイルス・エンベロープは、エンベロープの脂質構成ブロックを破壊する洗剤（例えば石鹸）などの環境因子によってウイルスを不活化されやすくする。
複雑なウイルス： 複雑なウイルスは、純粋ならせん状でも純粋な正20面体でもないキャプシド構造によって決定される。さらに複雑なウイルスは、タンパク質の尾部や複雑な外壁などの付加的な構成要素を持つこともある。多くのファージウイルスは、正20面体の頭部とらせん状の尾部を組み合わせた複雑な構造で知られている。
ウイルスゲノム
ウイルス種は非常に多様なゲノム構造を持っている。ウイルス種は、植物、動物、古細菌、バクテリアよりも多様なゲノムの構造を持っている。ウイルスの種類は数百万種類に及ぶが、これまでに詳細に記述されているのは約5000種類に過ぎない。このことは、今後のウイルス研究に大きな余地を残している。