바이러스 연구에서의 초음파
초음파 세포 용해 및 추출은 세포를 파쇄한 후 바이러스, 바이러스 단백질, DNA 및 RNA를 방출시키는 데 사용되는 신뢰할 수 있고 오랫동안 확립된 방법입니다.
코로나바이러스 연구에서의 초음파
장기 조직에서 바이러스를 추출하는 것은 바이러스(예: 핵산, 캡소머, 당단백질)를 분석하기 전에 수행하는 필수적인 시료 준비 단계입니다. 초음파 균질화는 조직 균질화, 세포 용해, 세포 파쇄, 세포 내 물질 추출, DNA 및 RNA 단편화와 같은 시료 준비를 위한 빠르고 간편하며 재현성 있는 방법입니다.
초음파 시료 준비는 중합효소 연쇄 반응(PCR) 전에 흔히 수행하는 단계입니다.
바이러스 관련 초음파 응용
- 조직 및 세포 배양물에서 바이러스를 추출하기 위한 세포 용해
- 바이러스 응집체 분산
- DNA 및 RNA의 전단 / 단편화
백신 생산 및 항바이러스 약물 제형화를 위한 초음파
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나노 약물 운반체
나노 크기 약물 전달 시스템은 약리학적 활성 성분을 세포로 전달하여 약물이 그곳에서 효과를 발휘할 수 있도록 하는 데 성공적으로 사용되고 있습니다. 일반적인 의약품용 나노 운반체로는 나노에멀전, 리포솜, 사이클로덱스트린 복합체, 고분자 나노입자, 무기 나노입자 및 바이러스 벡터가 있습니다.
초음파 유화 및 분산은 생리활성 물질을 담지한 나노에멀전, 리포솜, 사이클로덱스트린 복합체 및 나노입자(예: 코어–셸 나노입자)와 같이 나노기술로 성능을 향상시킨 제형을 제조하는 데 사용되는 잘 확립된 기술입니다.
바이러스
세포 용해 및 추출용 초음파 처리기
Hielscher Ultrasonics는 매우 적은 양의 실험실 시료에 대한 초음파 처리부터 산업 규모의 매우 많은 양의 처리에 이르기까지 폭넓은 초음파 시스템을 제공합니다.
당사의 프로브형 초음파 처리기는 다양한 출력 범위로 제공되므로 고객의 응용 분야에 이상적인 장치를 추천할 수 있습니다. 크기와 형태가 다양한 소노트로드, 크기와 기하학적 구조가 다양한 플로우 셀 및 반응기, 기타 부가 장치 등 폭넓은 액세서리를 통해 최고의 공정 효율과 사용자 편의성을 갖추도록 초음파 세포 파쇄기를 구성할 수 있습니다.
시료 준비를 위한 독특한 초음파 설계를 갖춘 장치는 VialTweeter입니다. Hielscher VialTweeter는 동일한 공정 조건에서 최대 10개의 튜브(예: Eppendorf 튜브, 미세원심분리 튜브 등)를 동시에 초음파 처리할 수 있습니다. 강력한 초음파는 튜브 벽을 통해 전달되므로 교차 오염과 시료 손실을 방지합니다. VialTweeter는 어떠한 실험실 환경에서도 사용할 수 있는 소형 초음파 시스템입니다. 주요 장점으로는 공정 매개변수의 정밀한 제어, 재현성, 교차 오염 없이 동일한 조건에서 여러 시료를 동시에 처리하는 기능, 내장 SD 카드에 데이터를 자동으로 기록하는 기능이 있습니다. Hielscher 초음파 장비의 견고함은 고부하 및 까다로운 환경에서 24/7 운전을 가능하게 합니다.
Hielscher 초음파 처리기의 장점
모든 Hielscher 초음파 장치는 최대 부하에서 24/7 사용할 수 있도록 제작되었습니다. Hielscher 초음파 처리기의 신뢰성과 견고함 덕분에 재료를 높은 효율로 처리하여 원하는 결과를 얻을 수 있습니다. 당사의 자동 주파수 조정 기능은 선택한 진폭에서 연속 운전을 보장합니다. 선형 확장성 덕분에 위험 없이 처리량을 늘리면서 동일한 공정 결과를 얻도록 쉽게 규모를 확장할 수 있습니다.
200와트 이상의 모든 당사 초음파 시스템에는 컬러 터치 디스플레이, 디지털 제어 기능, 자동 데이터 기록용 내장 SD 카드, 연결식 온도 센서와 선택 사양인 압력 센서, 그리고
아래 표는 당사 초음파 처리기의 대략적인 처리 용량을 보여줍니다:
| 배치 부피 | 유량 | 권장 장치 |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1–20L | 0.2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | 더 큰 유량 | 클러스터 구성: UIP16000 |
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문헌 및 참고자료
알아두면 좋은 사실
코로나바이러스
코로나바이러스라는 용어는 여러 다른 변이형과 함께 SARS(중증급성호흡기증후군), MERS(중동호흡기증후군)를 일으키는 병원체를 포함하는 바이러스 계통수의 한 분지 전체를 포괄합니다. 위험한 바이러스 균주를 가리키면서 “코로나바이러스”라고 말하는 것은 “회색곰”을 뜻하면서 “포유류”라고 말하는 것에 비유할 수 있습니다. 엄밀히 말하면 맞지만, 매우 구체적이지 않은 표현입니다.
바이러스
바이러스는 스스로 복제하기 위해 숙주 세포가 필요한 작은 감염성 입자입니다. 바이러스는 동물과 식물부터 세균과 고세균을 포함한 미생물에 이르기까지 다양한 생물의 살아 있는 세포에 침입합니다.
바이러스의 형태, 크기 및 유형
일반적으로 바이러스는 세균보다 훨씬 작습니다. 지금까지 연구된 대부분의 바이러스는 지름이 20–300나노미터입니다. 대부분의 바이러스는 이처럼 매우 작은 입자이므로 광학 현미경의 배율로는 바이러스를 볼 수 없습니다. 바이러스를 관찰하고 연구하려면 주사 전자 현미경과 투과 전자 현미경(각각 SEM 및 TEM)이 필요합니다.
비리온의 구성
완전한 바이러스 입자를 비리온이라고 합니다. 이러한 비리온은 리보핵산 또는 디옥시리보핵산(RNA 또는 DNA)으로 이루어진 핵산의 내부 코어를 포함합니다. 핵산은 캡시드라고 하는 보호용 외부 단백질 껍질로 둘러싸여 있습니다. 캡시드는 캡소머라고 하는 동일한 단백질 소단위체로 이루어집니다. 비리온의 코어는 감염성을 부여하고, 캡시드는 바이러스에 특이성을 제공합니다. 프리온은 바이러스 DNA나 RNA를 포함하지 않는 감염성 단백질 분자입니다.
외피 바이러스와 비외피 바이러스
지질 외피가 있는 바이러스를 외피 바이러스라고 합니다. 외피는 단백질 캡시드를 둘러싸는 지질 피막입니다. 바이러스는 출아 과정에서 숙주 세포막으로부터 외피를 얻습니다. 외피 바이러스의 예로는 SARS-CoV-2, HIV, HSV, SARS 또는 천연두가 있습니다.
비외피 바이러스는 세포를 용해하여 빠져나오기 때문에 이러한 외피가 없습니다. 그러나 일부 바이러스는 바이러스 캡시드를 완전히 둘러싸지만 바이러스 당단백질은 없는 “준외피”를 형성할 수 있습니다. 비외피 바이러스의 예로는 폴리오바이러스, 노다바이러스, 아데노바이러스 및 SV40이 있습니다.
바이러스의 형태
바이러스는 형태에 따라 나선형, 정이십면체형, 장형 및 외피형의 네 가지 주요 유형으로 구분됩니다. 이 밖에도 이른바 복합형 바이러스 형태가 있습니다.
바이러스의 형태는 캡시드와 그 모양에 의해 결정됩니다. 캡시드는 바이러스 유전체에 암호화된 단백질로 구성됩니다. 캡시드의 모양은 형태를 구분하는 기준입니다. 캡소머라고 하는 바이러스 유전자에 암호화된 단백질 소단위체는 자가 조립되어 캡시드를 형성하며, 이 과정에는 일반적으로 바이러스 유전체가 존재해야 합니다.
나선형 바이러스: 나선형 바이러스의 캡시드는 실 모양 또는 막대 모양으로 설명할 수 있는 형태를 가집니다. 나선형 구조에는 핵산을 둘러싸는 중앙 공동이 있습니다. 캡소머의 배열에 따라 나선형 구조는 바이러스 캡시드에 유연성 또는 강성을 부여합니다.
정이십면체형 바이러스: 정이십면체형 바이러스의 캡시드는 정삼각형을 형성하는 동일한 소단위체(캡소머)로 구성되며, 이 정삼각형들은 대칭적으로 배열됩니다. 정이십면체형 구조는 핵산을 위한 충분한 공간을 제공하면서 매우 안정적인 캡시드 구조를 형성합니다.
장형 바이러스: 장형은 정이십면체형의 변형으로, 박테리오파지에서 발견됩니다.
외피 바이러스: 일부 바이러스는 인지질과 단백질로 이루어진 외피를 가집니다. 바이러스는 외피를 조립하기 위해 숙주 세포막의 일부를 이용합니다. 외피는 캡시드의 보호막으로 기능하여 숙주의 면역계로부터 바이러스를 보호하는 데 도움을 줍니다. 외피에는 바이러스가 숙주 세포에 결합할 수 있게 하고 세포 감염을 촉진하는 수용체 분자가 있을 수도 있습니다. 바이러스 외피는 한편으로는 세포 감염을 촉진하지만, 다른 한편으로는 외피의 지질 구성 요소를 파괴하는 세제(예: 비누)와 같은 환경 요인에 의해 바이러스가 더 쉽게 불활성화되도록 합니다.
복합형 바이러스: 복합형 바이러스는 순수한 나선형도 순수한 정이십면체형도 아닌 캡시드 구조로 규정됩니다. 또한 복합형 바이러스에는 단백질 꼬리나 복잡한 외벽과 같은 추가 구성 요소가 있을 수 있습니다. 많은 파지 바이러스는 정이십면체형 머리와 나선형 꼬리가 결합된 복잡한 구조로 알려져 있습니다.
바이러스 유전체
바이러스 종은 매우 다양한 유전체 구조를 가지고 있습니다. 바이러스 종 전체는 식물, 동물, 고세균 또는 세균보다 유전체 구조의 다양성이 더 큽니다. 서로 다른 유형의 바이러스가 수백만 가지 존재하지만, 지금까지 상세히 기술된 유형은 약 5,000가지에 불과합니다. 따라서 향후 바이러스 연구의 여지는 매우 큽니다.