VialTweeter 초음파 처리기를 이용한 시료 전처리

분석 전 시료 전처리에는 조직 균질화, 세포 용해, 단백질, DNA, RNA, 세포 소기관 및 기타 세포 내 물질의 추출, 용해, 탈기 등 다양한 분석 전 처리 과정이 필요할 수 있습니다. VialTweeter는 여러 시료 튜브를 정확히 동일한 조건에서 동시에 전처리하는 독특한 초음파 처리기입니다. 밀폐된 시험관을 간접적으로 초음파 처리하므로 교차 오염과 시료 손실을 방지합니다.

초음파 시료 전처리

초음파 처리는 중합효소 연쇄 반응(PCR), 웨스턴 블롯, 각종 분석 시험, 분자 서열 분석, 크로마토그래피 등의 분석을 위해 시료를 준비하는 데 흔히 사용하는 시료 처리 기법입니다. 초음파 처리는 실험실에서 분석 전 시료 처리에 널리 사용됩니다. 초음파 처리의 주요 장점은 초음파의 작동 원리가 순수한 기계적 힘에 기반한다는 점입니다. 초음파 세포 용해와 세포 파쇄는 초음파에 의한 기계적 전단력으로 이루어지므로, 단백질 추출에 사용하는 용매를 세포 용해 중에도 사용할 수 있다는 장점이 있습니다. VialTweeter와 같은 초음파 세포 파쇄기는 세포벽 / 세포막을 파괴하고 세포 내부와 용매 사이의 물질 전달을 촉진합니다. 이에 따라 분석 대상 물질(예: DNA, RNA, 단백질, 세포 소기관 등)이 세포 매트릭스에서 용매로 효율적으로 이동합니다. 이는 반응 정지 및 추출 단계가 초음파 세포 파쇄 과정과 동시에 진행된다는 뜻이며, 이로 인해 초음파 세포 용해가 매우 효과적으로 이루어집니다. 또한 초음파 시료 전처리에는 세제나 기타 세포 용해 시약이 필요하지 않습니다. 이러한 시약은 용해물의 구조를 변형하거나 파괴할 수 있으며, 후속 정제 과정에서 문제를 일으키는 것으로 알려져 있습니다. 또 다른 세포 용해 방법인 효소적 파쇄는 긴 배양 시간이 필요하며, 재현성이 없는 결과를 내는 경우가 많습니다. 초음파 시료 전처리는 조직 균질화, 세포 파쇄, 세포 용해, 단백질 추출 및 세포 용해물의 가용화와 같은 시료 전처리 과정에서 흔히 발생하는 문제를 해결합니다. 초음파 처리 강도를 정밀하게 제어하고 생물학적 시료에 맞게 조절할 수 있으므로 분해와 시료 손실을 방지합니다. 시료 온도, 펄스 모드 및 초음파 처리 시간을 자동으로 모니터링하고 제어하여 최적의 결과를 보장합니다.
 

VialTweeter는 여러 시료를 동일한 조건에서 동시에 전처리해야 하는 실험실 작업에 특히 편리합니다. VialTweeter는 최대 10개의 바이알(예: Eppendorf 튜브, 원심분리 튜브, NUNC 튜브, 극저온 바이알)을 수용하고 정밀하게 제어된 조건에서 강력한 초음파 처리를 수행하는 초음파 블록 소노트로드입니다. 초음파 에너지가 바이알 벽을 통해 시료 매질로 전달되므로 처리 중에도 바이알은 밀폐된 상태를 유지합니다. 이에 따라 시료 손실과 교차 오염을 완전히 방지합니다.

VialTweeter에 맞는 바이알 및 튜브

VialTweeter는 Eppendorf 튜브, 원심분리 튜브, 극저온 바이알 및 다양한 NUNC 바이알 유형과 같은 일반적인 원뿔형 또는 둥근 바닥 튜브 10개를 수용하기에 적합하며, 요청에 따라 다른 바이알 및 튜브 크기에 맞게 구멍을 맞춤 제작할 수 있습니다. 사용하려는 시험관의 종류를 알려주시면 그에 맞게 VialTweeter를 변경할 수 있습니다. Falcon 튜브와 같은 대형 시험관 및 기타 시험용 용기, 비커와 용기에는 VialPress가 편리한 솔루션입니다.
Falcon 튜브 등 사용하시는 특정 시험관 크기에 맞춰 제작되는 VialTweeter 모델 VT26dxx에 대해 자세히 알아보세요!

VialPress를 장착한 VialTweeter

튜브용 구멍 10개가 있는 VialTweeter 자체만으로도 이미 독특하고 기능성이 뛰어난 초음파 장치이지만, VialPress 추가 장치를 사용하면 VialTweeter를 더욱 다양하고 유연하게 활용할 수 있습니다. VialPress는 VialTweeter용 액세서리로, Falcon 튜브와 같은 대형 시료 튜브나 기타 중소형 실험용 비커를 VialTweeter 전면에 고정할 수 있는 클램프식 바입니다. 왼쪽 사진에서는 VialTweeter 블록에 Eppendorf 바이알 10개가 장착되어 있고, VialPress가 초음파 처리를 위해 대형 시험관 한 개를 전면에 고정하고 있습니다. VialPress는 강력한 초음파 처리를 위해 대형 시험관을 최대 5개까지 고정할 수 있습니다.

VialTweeter 시료 전처리 프로토콜

VialTweeter는 생물학적 시료의 초음파 처리에 널리 사용됩니다. 분석에 앞서 생화학적 또는 생물물리학적 분석과 시험을 위해 세포 용해, 조직 균질화, 단백질 추출, DNA / RNA 전단, 탈기 등의 방법으로 시료를 전처리해야 합니다. VialTweeter는 이러한 초음파 공정을 안정적으로 수행하여 재현성 있는 결과를 제공합니다. VialTweeter의 일반적인 용도는 포유류(인간 및 동물) 조직뿐 아니라 세균 세포와 바이러스 입자의 용해/파쇄입니다. VialTweeter로 성공적으로 처리된 생물학적 시료에는 인간 폐 상피세포, 조혈모세포, 골수성 백혈병 세포, Escherichia coli, Bacillus subtilis, Bacillus anthracis, Francisella tularensis, Yersinia pestis, Streptococcus pyogenes, Caulobacter crescentus, Mycoplasma pneumoniae, 마이코박테리아, 결핵균 복합체(Mycobacterium tuberculosis complex, MTBC) 및 기타 다양한 세균, 식물 및 미생물 세포가 포함됩니다.
아래에서 VialTweeter를 사용하는 몇 가지 엄선된 프로토콜을 확인할 수 있습니다.

생체 내 글루타티온 정량을 위한 VialTweeter를 이용한 대장균 세포 용해

MG1655 균주의 Escherichia coli를 총 부피 200ml의 MOPS 최소 배지에서 A600이 0.5에 도달할 때까지 배양했습니다. 스트레스 처리를 위해 배양액을 50-ml씩 나누었습니다. 0.79 mM 알리신, 1 mM 디아미드 또는 디메틸설폭사이드(대조군)와 함께 15 min 동안 배양한 후, 4°C에서 4,000g로 10 min 동안 원심분리하여 세포를 회수했습니다. 세포를 KPE 완충액으로 두 번 세척한 다음, 펠릿을 700µl의 KPE 완충액에 재현탁했습니다. 단백질을 제거하기 위해 10% (w/v) 설포살리실산 300µl를 첨가한 후 초음파 처리(3 x 1 min; VialTweeter 초음파 처리기)로 세포를 파쇄했습니다. 원심분리(30 min, 13,000g, 4°C) 후 상층액을 수집했습니다. KPE 완충액을 3배 부피로 첨가하여 설포살리실산 농도를 1%로 낮췄습니다. 총 글루타티온과 GSSG는 위에서 설명한 방법으로 측정했습니다. 세포 내 글루타티온 농도는 E. coli 세포의 부피 6.7×10-15 리터와 세포 밀도 A600 0.5(배양액 1×108 cells ml-1에 해당)를 기준으로 계산했습니다. GSH 농도는 2[GSSG] 를 총 글루타티온에서 빼서 계산했습니다. (Müller et al. 2016)

VialTweeter를 이용한 알파 시누클레인 피브릴 단편화

VialTweeter 초음파 처리기는 알파 시누클레인 피브릴과 리본을 안정적이고 효율적으로 단편화하는 데 널리 사용됩니다. 여기를 클릭하여 VialTweeter를 이용한 알파 시누클레인 단편화에 관한 자세한 설명, 프로토콜 및 참고 문헌을 확인하세요!

흑연로 원자흡수분광법 분석 전 VialTweeter를 이용한 세포 용해

Bacillus subtilis 168 (trpC2)에 15 min 동안 항생제 스트레스를 가한 다음, 3,320 x g에서 원심분리하여 세포를 회수하고, 100 mM Tris/1 mM EDTA, pH 7.5로 다섯 번 세척한 후, 10 mM Tris, pH 7.5에 재현탁하고 Hielscher VialTweeter 장치에서 초음파 처리로 파쇄했습니다. (Wenzel et al. 2014)

질량 분석 전 VialTweeter를 이용한 시료 전처리

동결 건조한 인간 CD34􏰀 조혈 줄기세포/전구세포의 세포 펠릿을 100 mM 탄산수소암모늄에 8 M 요소를 녹인 용액 10µ􏰇l(펩타이드 희석 계열을 위한 HEK293 대량 전처리의 경우 200µl)에 재현탁한 후, Hielscher VialTweeter를 이용해 진폭 60%, 사이클 60%, 지속 시간 20s로 세 차례 초음파 처리하여 세포를 용해했으며, 각 처리 사이에 얼음 위에서 냉각했습니다. (Amon et al. 2019)

VialPress를 이용한 시료 전처리 프로토콜

신선한 상추(Lactuca sativa)를 식물 1 g(생체중)당 완충액 200, 100, 50 또는 20 mL의 비율로 0.5 M HEPES 완충액(pH 8, KOH로 조정)에서 균질화했습니다. 전체 균질액 부피를 3.5–12 mL로 유지하도록 식물 질량과 완충액 부피의 비율을 조절했습니다. 전체 균질액 부피를 3.5–12 mL로 유지하여 프로브로 균질화할 수 있도록 식물 질량과 완충액 부피의 비율을 조절했습니다. 그런 다음 200xt VialPress가 장착된 VialTweeter와 UP200St(Hielscher Ultrasonics GmbH, 독일)를 사용하여 균질액을 3 min 동안 간접 초음파 처리했습니다(펄스 80%, 출력 100%). 이 장치를 사용하여 오염을 방지했습니다. (Laughton et al. 2019)

VialTweeter를 이용한 초음파 처리 중 신뢰할 수 있는 온도 제어

온도는 공정에 영향을 미치는 핵심 요인으로, 특히 생물학적 시료 처리에서 중요합니다. 모든 기계적 시료 전처리 기법과 마찬가지로 초음파 처리도 열을 발생시킵니다. 그러나 VialTweeter를 사용하면 시료의 온도를 효과적으로 제어할 수 있습니다. 분석을 위해 VialTweeter와 VialPress로 시료를 전처리하는 동안 시료 온도를 모니터링하고 제어할 수 있는 다양한 방법을 소개합니다.

1. 시료 온도 모니터링: VialTweeter를 구동하는 초음파 프로세서 UP200St에는 지능형 소프트웨어와 연결식 온도 센서가 탑재되어 있습니다. 온도 센서를 UP200St에 연결하고 센서 끝부분을 시료 튜브 중 하나에 넣으십시오. 디지털 컬러 터치 디스플레이를 통해 UP200St 메뉴에서 시료의 초음파 처리를 위한 특정 온도 범위를 설정할 수 있습니다. 초음파 처리기는 최고 온도에 도달하면 자동으로 정지하고, 시료 온도가 설정된 온도 ∆의 하한값까지 내려갈 때까지 일시 정지 상태를 유지합니다. 그런 다음 초음파 처리가 자동으로 다시 시작됩니다. 이 지능형 기능은 열로 인한 분해를 방지합니다.
2. VialTweeter 블록은 미리 냉각할 수 있습니다. VialTweeter 블록(트랜스듀서를 제외한 소노트로드만!)을 냉장고나 냉동고에 넣어 티타늄 블록을 미리 냉각하면 시료의 온도 상승을 지연시키는 데 도움이 됩니다. 가능하다면 시료 자체도 미리 냉각할 수 있습니다.
3. 초음파 처리 중 냉각하려면 드라이아이스를 사용하십시오. 드라이아이스를 채운 얕은 트레이를 사용하고, 열이 빠르게 방출될 수 있도록 VialTweeter를 드라이아이스 위에 놓으십시오.

전 세계 고객들이 생물학, 생화학, 의학 및 임상 실험실에서 일상적인 시료 전처리 작업에 VialTweeter와 VialPress를 사용합니다. UP200St 프로세서의 지능형 소프트웨어와 온도 제어 기능을 통해 온도를 안정적으로 제어하고 열로 인한 시료 분해를 방지합니다. VialTweeter와 VialPress를 이용한 초음파 시료 전처리는 신뢰성과 재현성이 매우 높은 결과를 제공합니다!

VialTweeter의 기술 세부 사항

VialTweeter는 티타늄으로 제작된 블록형 소노트로드로, 블록 내부의 구멍에 최대 10개의 바이알을 수용할 수 있습니다. 또한 VialPress를 사용하면 더 큰 시험관을 최대 5개까지 VialTweeter 전면에 고정할 수 있습니다. VialTweeter는 삽입된 각 바이알에 초음파 에너지가 균일하게 분배되도록 설계되어 신뢰할 수 있고 균일한 초음파 처리 결과를 보장합니다. 작은 회전축은 바닥이 고르지 않은 경우 VialTweeter 소노트로드를 조정하여 시험관을 수직으로 정렬합니다.

한눈에 보는 VialTweeter의 장점

• 최대 10개의 바이알을 동시에 강력하게 초음파 처리
• 용기 벽을 통해 시료에 높은 초음파 강도를 전달하는 간접 초음파 처리
• 교차 오염과 시료 손실을 방지하는 간접 초음파 처리
• 조절 및 제어 가능한 초음파 처리 진폭으로 재현성 있는 결과 확보
• VialPress를 사용하면 더 큰 튜브도 초음파 처리 가능
• 20에서 100%까지 조절 가능한 진폭
• 0에서 100%까지 조절 가능한 펄스 모드
• 고압증기멸균 가능

VialTweeter의 구동 장치는 UP200St이며, 출력이 200와트인 강력한 초음파 프로세서입니다. UP200St에는 진폭, 초음파 처리 시간, 펄스 및 온도와 같은 모든 주요 초음파 공정 매개변수를 정밀하게 제어할 수 있는 지능형 소프트웨어가 탑재되어 있습니다. 따라서 VialTweeter는 생물학 및 생화학 실험실에서 성공적이고 재현성 있는 공정 결과를 얻을 수 있는 신뢰할 수 있는 도구입니다.
진폭은 20에서 100% 사이로 조절할 수 있으므로 시료에 맞게 초음파 강도를 조정할 수 있습니다. 예를 들어, DNA와 RNA의 전단 및 단편화에는 지나치게 작은 DNA 단편이 생성되지 않도록 더 낮은 진폭이 필요한 반면, 마우스 뇌의 조직 균질화에는 고강도 초음파 처리가 필요합니다. UP200St 프로세서의 지능적이고 직관적인 메뉴에서 이상적인 진폭, 초음파 처리 강도 및 시간을 선택하십시오. 컬러 터치 디스플레이를 통해 메뉴와 설정에 쉽게 접근하고 조작할 수 있습니다. 설정에서는 진폭, 펄스, 사이클 모드, 초음파 처리 시간, 총 에너지 투입량 및 온도 한계와 같은 초음파 처리 매개변수를 미리 설정할 수 있습니다. 연구와 생산에서는 실험 및 시험 결과의 반복성이 매우 중요합니다. 따라서 공정 조건과 초음파 처리 프로토콜을 정확하게 기록하는 것이 무엇보다 중요합니다. 자동 데이터 기록 기능은 모든 초음파 처리 데이터를 내장 SD 카드의 CSV 파일에 기록하므로 여러 초음파 처리 실행을 쉽게 확인하고 비교할 수 있습니다. 모든 초음파 공정 데이터는 CSV 파일로 쉽게 접근하고 공유할 수 있습니다.
Hielscher Ultrasonics는 여러분의 연구 작업을 용이하게 하고 개선할 수 있는 첨단 기술을 제공하기 위해 노력합니다!