Ultraschall-Desintegratioun vun Zellen

D’Ultraschallbehandlung ass en effikasst Mëttel fir Zellstrukturen ze desintegréieren. Dofir gi Sonikatoren a Laboratoirë vill benotzt, fir Zellen opzebriechen an intrazellulär Moleküllen, Proteinnen an Organellen fir d’Fuerschung an d’Analys ze extrahéieren. Am industrielle Moossstaf ginn d’Ultraschall-Desintegratioun an d’Lys agesat, fir Moleküllen aus Zellfabricken ze isoléieren oder den Ofbau vu Biomass ze fërderen.

Wat ass Ultraschall-Desintegratioun?

D’Ultraschall-Desintegratioun, och Ultraschall-Homogeniséierung genannt, ass e Prozess, bei deem Ultraschallwelle mat héijer Intensitéit an niddreger Frequenz benotzt ginn, fir Zellwänn ofzebauen a molekular Strukturen an engem flëssege Medium opzebriechen. Dës Technik gëtt a verschiddene wëssenschaftlechen an industriellen Uwendunge fir verschidden Zwecker heefeg agesat:

Zellopbroch: D’Ultraschall-Desintegratioun gëtt an der Zellbiologie an an der Molekularbiologie vill agesat, fir Zellmembranen opzebriechen an doduerch Zellinhalter wéi Proteinnen, Nukleinsaieren an Organellen fräizesetzen. Dat ass nëtzlech, fir intrazellulär Bestanddeeler fir d’Analys ze extrahéieren oder fir Zellen a mikrobiologeschen a biotechnologesche Prozesser ze lyséieren.

• Homogeniséierung: Si hëlleft dobäi, d’Bestanddeeler an enger Prouf gläichméisseg ze vermëschen, besonnesch wann et ëm Flëssegkeete geet, déi sech net matenee vermësche loossen, oder wann eng eenheetlech Mëschung vu Materialie soll erreecht ginn.
• Proteinextraktioun: An der Biologie, der Proteomik an de Liewenswëssenschaften ass d’Analys vu Proteinnen eng ganz heefeg Aufgab. Ier Proteinnen an Assaye kënnen analyséiert ginn, musse si aus dem Zellbanneren extrahéiert an isoléiert ginn. Sonikatore sinn déi am meeschte benotzt Method fir d’Proteinextraktioun.
• DNA-Fragmentéierung: DNA an RNA si verschidden Aarte vun Nukleinsaieren, déi genetesch Informatioun an Zelle späicheren a kodéieren. Wann DNA an RNA analyséiert ginn, mussen déi laang Sträng heiansdo fragmentéiert ginn, e Prozess, dee mat enger Ultraschallbehandlung zouverlässeg an effizient duerchgeféiert ka ginn.
• Prouwevirbereedung: An der Fuerschung an an der Analys ass d’Prouwevirbereedung e gängege Schrëtt viru verschiddenen analyteschen Techniken. D’Ultraschall-Desintegratioun kann hëllefen, Prouwen opzeléisen oder ze dispergéieren, wat d’Genauegkeet an d’Reproduzéierbarkeet vun den Analyse verbessere kann.

Virdeeler vun der Ultraschall-Desintegratioun

Firwat e Sondesonikator fir d’Desintegratioun, den Zellopbroch an d’Extraktioun vun intrazelluläre Moleküllen a Proteinne benotzen? E Sonikator oder Ultraschall-Desintegrator bitt vill Virdeeler, déi d’Ultraschallbehandlung am Verglach mat aneren Desintegratiounsmethode wéi der Héichdrockhomogeniséierung, dem Kugelemahlen oder der Mikrofluidiséierung zur iwwerleeëner Technologie maachen.

• Net thermesch: D’Ultraschall-Desintegratioun ass eng net thermesch Method, dat heescht, datt si net op Hëtzt ugewisen ass, fir Materialien ofzebauen. Dat ass vu Virdeel bei Uwendungen, bei deenen héich Temperaturen hëtztempfindlech Prouwe schiedege kéinten.
• Prezис a kontrolléiert: De Prozess ka mat héijer Prezisioun gesteiert ginn, wat e geziilten Opbroch, eng geziilt Vermëschung oder eng geziilt Reduktioun vun der Partikelgréisst erméiglecht.
• Séier an effizient: D’Ultraschallbehandlung ass am Allgemengen eng séier an effizient Method, soudatt si sech fir Uwendunge mat héijem Prouwenduerchsaz eegent.
• Reduzéierte Chemikalienasaz: A ville Fäll kann d’Ultraschall-Desintegratioun de Besoin un aggressive Chemikalien oder organesche Léisungsmëttel reduzéieren, wat ëmweltfrëndlech ka sinn an de Risiko vun enger cheemescher Kontaminatioun reduzéiere kann.
• Keng Muelkierper, keng Düsen: Alternativ Desintegratiounstechniken, wéi d’Mahle mat Kugelen oder Pärelen oder Héichdrockhomogenisatoren, bréngen Nodeeler mat sech. D’Mahle mat Kugelen oder Pärelen erfuerdert Muelkierper (Kugelen oder Pärelen), déi mat vill Opwand ofgetrennt a gebotzt musse ginn. Héichdrockhomogenisatoren hunn Düsen, déi ufälleg fir Verstopfunge sinn. Ultraschall-Homogenisatoren dogéint sinn einfach ze bedéngen, ganz zouverlässeg a robust a brauchen nëmme ganz wéineg Ënnerhalt.
• Villsäitegkeet: Si ka fir eng breet Palett u Materialien agesat ginn, dorënner Bakterien, Planzenzellen, Mamendéieregeweebe, Algen, Pilzen asw., wat si zu enger villsäiteger Technik a verschiddene Beräicher mécht.
  Skaléierbarkeet: D’Ultraschalltechnik kann op e méi grousse Moossstaf fir industriell Prozesser iwwerdroe ginn, soudatt si sech souwuel fir Laboratoiresuwendunge wéi och fir d’Produktioun am grousse Moossstaf eegent.

De Funktiounsprinzip vun der Ultraschall-Desintegratioun an dem Zellopbroch

D’Ultraschallbehandlung erzeugt ofwiesselnd Héichdrock- an Nidderdrockwellen an der beschallter Flëssegkeet. Wärend dem Nidderdrockzyklus bilden d’Ultraschallwelle kleng Vakuumblosen an der Flëssegkeet, déi wärend engem Héichdrockzyklus hefteg zesummefalen. Dëst Phänomen gëtt Kavitatioun genannt. D’Implosioun vun der Kavitatiounsblos verursaacht staark hydrodynamesch Schéierkräften, déi fir d’éischt eng Sonoporatioun an duerno den effizienten Opbroch vun den Zellstrukture bewierken. Intrazellulär Moleküllen an Organelle gi komplett an d’Léisungsmëttel fräigesat.

Ultraschall-Desintegratioun vun Zellstrukturen

D’Schéierkräfte kënne fasegt, zellulosehaltegt Material a fein Partikelen desintegréieren an d’Wänn vun der Zellstruktur opbriechen. Doduerch gëtt méi vum intrazelluläre Material, wéi Stäerkt oder Zocker, an d’Flëssegkeet fräigesat. Zousätzlech gëtt d’Zellwandmaterial a kleng Brochstécker zerbrach.

Dësen Effekt ka fir d’Fermentatioun, den Ofbau an aner Ëmwandlungsprozesser vun organescher Matière genotzt ginn. Nom Muelen an Zermaache mécht d’Ultraschallbehandlung méi vum intrazelluläre Material, z. B. Stäerkt, souwéi d’Zellwandbrochstécker fir déi Enzymen zougänglech, déi Stäerkt an Zocker ëmwandelen. Si vergréissert och d’Uewerfläch, déi den Enzyme wärend der Verflëssegung oder der Verzockerung ausgesat ass. Dat erhéicht typescherweis d’Geschwindegkeet an d’Ausbeut vun der Hieffermentatioun an aneren Ëmwandlungsprozesser, z. B. fir d’Ethanolproduktioun aus Biomass ze steigeren.

Benotzt d’Ultraschall-Desintegratioun – zouverlässeg an effizient an all Moossstaf

Hielscher Sonikatore si mat verschiddene Leeschtungen a Veraarbechtungskapazitéiten disponibel. Egal ob Dir kleng biologesch Prouwe vun e puer Mikroliter bis zu e puer Liter mat Ultraschall behandele wëllt oder grouss Zell- oder Biomassstréim fir d’Produktioun verschaffe musst, Hielscher Ultrasonics bitt Iech den am beschte gëeegenten Ultraschall-Desintegrator fir Är biologesch Uwendung un.

• Laboratoiresmoossstaf fir 1mL bis ongeféier 5L, z. B. UP400St mat enger 22mm Sonotrod
• Moossstaf fir Dëschapparater bei ongeféier 0,1 bis 20L/min, z. B. UIP1000hdT mat enger 34mm Sonotrod an enger Duerchflosszell
• Produktiounsmoossstaf ab 20L/min, z. B. UIP4000hdT oder UIP16000hdT

Déi folgend Tabell gëtt Iech en Iwwerbléck iwwer déi ongeféier Veraarbechtungskapazitéit vun eisen Ultraschallapparater fir de Laboratoire:

Benotzt wgl. de Formulaire hei ënnen, wann Dir méi Informatiounen iwwer den Asaz vun Ultraschallapparater fir d’Desintegratioun vun Zelle kréie wëllt. Mir hëllefen Iech gär.

Déi folgend Tabell gëtt Iech en Iwwerbléck iwwer déi ongeféier Veraarbechtungskapazitéit vun eisen industriellen Ultraschallapparater:

Literatur / Referenzen

• 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.