Laboratorijas uzdevumu veikšana ar ultraskaņas homogenizatoru
Sonikatori ir būtiski laboratorijas instrumenti, kurus izmanto visdažādākajos pielietojumos, piemēram, homogenizēšanā un sajaukšanā, ekstrakcijā, disperģēšanā, emulģēšanā, šķīdināšanā, šūnu sagraušanā, DNS fragmentēšanā un sonoķīmiskajās reakcijās. Šo ierasto uzdevumu veikšanai laboratorijas ikdienas darbā parasti izmanto zondes tipa sonikatorus. Laboratorijas paraugiem, kuru apstrādē ierobežojoši faktori ir savstarpēja kontaminācija vai parauga zudums, Hielscher bezkontakta sonikatori ir vēlamais risinājums paraugu sagatavošanai ar ultraskaņu.
Zondes tipa sonikatori un bezkontakta sonikatori
Zondes tipa sonikators ievada vidē intensīvus ultraskaņas viļņus, kas fokusēti sonotrodes vai zondes galā. Atvērta vai slēgta trauka izmantošana ļauj vienkārši, bet uzticami apstrādāt šķidras vides ar ultraskaņu. Sonotrodes uzstādīšana plūsmas šūnā ļauj nepārtraukti apstrādāt šķidruma plūsmu ar ultraskaņu. Šāda caurplūdes konfigurācija ir tehnoloģiski pilnveidots veids, kā ar ultraskaņu apstrādāt lielākus tilpumus vai viskozus šķidrumus un pastas.
Izmantojot bezkontakta sonikatorus, piemēram, VialTweeter, daudziedobju plašu sonikatoru UIP400MTP, CupHorn un plūsmas reaktoru GDmini2, paraugus var apstrādāt bez pieskaršanās / bez kontakta – izvairoties no savstarpējas kontaminācijas un parauga zuduma. Vēl viena Hielscher bezkontakta sonikatoru priekšrocība ir iespēja sagatavot lielu skaitu paraugu.
Apstrāde ar ultraskaņu ir jaudas ultraskaņas pievadīšana ar ultraskaņas zondi, lai iekustinātu daļiņas paraugā un iedarbotos uz tām. Ultraskaņas apstrādes ierīces plaši izmanto akadēmiskajos pētījumos, analītiskajās un tiesu ekspertīzes laboratorijās, klīniskajās iestādēs un ražotnēs, kur apstrādi ar ultraskaņu izmanto, lai homogenizētu un sajauktu šķidruma–šķidruma vai šķidruma–cietvielas suspensijas, ekstrahētu bioaktīvās vielas un šūnu savienojumus, sašķeltu šūnas, baktērijas un audus, izšķīdinātu pulverus, atdalītu bioplēves vai ierosinātu ķīmiskās reakcijas.
Tā kā sonikatoru pielietojuma joma ir tik plaša, tos bieži nosauc atbilstoši konkrētajam uzdevumam. Tāpēc ultraskaņas apstrādes ierīces var atrast ar dažādiem nosaukumiem, piemēram:
- Ultraskaņas homogenizators:
Ultraskaņas homogenizatorus izmanto, lai sajauktu un apvienotu divas vai vairākas fāzes viendabīgā suspensijā. Zondes tipa sonikatori ir jaudīga alternatīva augstspiediena homogenizatoriem, lāpstiņu maisītājiem un mikrofluidizatoriem, un tie izceļas ar izcilu spēju radīt nanodispersijas un nanoemulsijas. - Ultraskaņas disperģētājs:
Ultraskaņas disperģētāji izmanto augstfrekvences skaņas viļņus, lai sasmalcinātu daļiņas līdz mazākiem izmēriem un vienmērīgi sadalītu tās šķidrumā. Šis process ir īpaši noderīgs stabilu cieto daļiņu suspensiju veidošanai šķidrumos, piemēram, disperģējot pigmentus tintēs vai daļiņas suspensiju masās. - Ultraskaņas emulģētājs:
Ultraskaņas emulģētāji izmanto ultraskaņas viļņus, lai veidotu smalkas emulsijas, sajaucot divus savstarpēji nesajaucamus šķidrumus, piemēram, eļļu un ūdeni. Augstas intensitātes skaņas viļņi rada kavitācijas burbuļus, kas sabrūk, radot intensīvus bīdes spēkus, kuri sasmalcina pilienus, veidojot nanoizmēra emulsijas un padarot tās stabilas un viendabīgas. - Ultraskaņas šūnu sagraušanas ierīce:
Šīs ierīces, kas pazīstamas arī kā ultraskaņas šūnu dezintegratori vai lizatori, izmanto ultraskaņas enerģiju, lai pārrautu šūnu membrānas un atbrīvotu šūnu iekšējo saturu. Šis process ir būtisks bioloģiskajos un bioķīmiskajos pielietojumos olbaltumvielu, DNS un citu šūnu komponentu ekstrakcijai. - Ultraskaņas ekstraktors:
Ultraskaņas ekstraktori izmanto ultraskaņas viļņus, lai sagrautu augu materiālu, uzlabojot bioaktīvo savienojumu, piemēram, ēterisko eļļu, flavonoīdu vai citu fitoķīmisko vielu, ekstrakciju. Kavitācijas efekts uzlabo šķīdinātāja iespiešanos un masas pārnesi, nodrošinot efektīvāku ekstrakciju. - Ultraskaņas šķīdinātājs:
Ultraskaņas šķīdinātāji izmanto ultraskaņas enerģiju, lai ātri un efektīvi izšķīdinātu cietas vielas šķidrumos. Tas ir noderīgi šķīdumu vai suspensiju pagatavošanai, kuros šķīdināmā viela vienmērīgi un ātri jādisperģē, piemēram, farmaceitiskos preparātos vai ķīmiskos sastāvos. - Ultraskaņas maisītājs:
Ultraskaņas maisītāji izmanto augstas intensitātes ultraskaņas viļņus šķidrumu un suspensiju sajaukšanai, nodrošinot vienmērīgu sastāvu. Šis maisīšanas process ir piemērots materiāliem plašā viskozitātes diapazonā un ir īpaši efektīvs tādu produktu homogenizēšanai, kurus ir grūti sajaukt ar tradicionālām metodēm, piemēram, cementa pastām vai koncentrētiem maisījumiem ar augstu cietvielu saturu. - Ultraskaņas maisītājs:
Ultraskaņas maisītāji izmanto ultraskaņas enerģiju šķidrumu maisīšanai vai sakustināšanai, veicinot vienmērīgu sajaukšanos un novēršot sedimentāciju. Šī metode ir noderīga dažādās nozarēs, lai laika gaitā saglabātu šķīdumu, suspensiju vai dispersiju viendabīgumu.
Daudzu iedobju plašu un Petri trauku apstrāde ar ultraskaņu
Daudzu iedobju plates un Petri trauki ir plaši izmantoti laboratorijas trauki. Daudzu iedobju plates, ko dēvē arī par mikroplatēm vai mikroiedobju platēm, ir plakanas plates ar vairākām “iedobēm”, kuras izmanto kā mazas mēģenes. Tās ir pieejamas dažādās konfigurācijās, parasti ar 6, 12, 24, 48, 96, 384 vai 1536 iedobēm, nodrošinot lielu paraugu apstrādes caurlaidspēju skrīningā un testēšanā.
Savukārt Petri trauki ir sekli, cilindriski trauki ar vāku, kas parasti izgatavoti no stikla vai plastmasas. Tie nodrošina plakanu virsmu mikroorganismu kultivēšanai.
Abu veidu paraugu trauku īpašā konstrukcija rada grūtības, ja vienā no apstrādes posmiem jāizmanto ultraskaņa. Ar plašu sonikatoru UIP400MTP Hielscher piedāvā jaudīgu sonikatoru, ar kuru var apstrādāt jebkuras standarta daudzu iedobju plates, mikroplates un Petri traukus.
Uzziniet vairāk par UIP400MTP kā jaudīgu sonikatoru paraugu sagatavošanai 96 iedobju platēs un Petri traukos!
Tālāk redzamajā tabulā ir sniegts pārskats par mūsu zondes tipa un bezkontakta ultraskaņas ierīcēm izplatītiem laboratorijas lietojumiem:
| Ieteicamās ierīces | Partijas tilpums | Plūsmas ātrums |
|---|---|---|
| 96 iedobju plašu sonikators UIP400MTP | daudzu iedobju / mikrotitrēšanas plates | n.a. |
| Ultraskaņas CupHorn | CupHorn flakoniem vai vārglāzei | n.a. |
| GDmini2 | ultraskaņas mikroplūsmas reaktors | n.a. |
| VialTweeter | 0,5 līdz 1,5mL | n.a. |
| UP100H | 1 līdz 500mL | 10 līdz 200mL/min |
| UP200Ht, UP200St | 10 līdz 1000mL | 20 līdz 200mL/min |
| UP400St | 10 līdz 2000mL | 20 līdz 400mL/min |
| UIP500hdT | 100 līdz 5000mL | 0,1 līdz 4L/min |
| Ultraskaņas sietu kratītājs | n.a. | n.a. |
Sazinieties ar mums! / Jautājiet mums!
Biežāk uzdotie jautājumi
Kā lietot laboratorijas sonikatoru?
Laboratorijas sonikators ir instruments, ar kuru izmanto ultraskaņas enerģiju, lai sakustinātu paraugā esošās daļiņas, bieži vien homogenizēšanas, emulģēšanas, nanodaļiņu disperģēšanas vai šūnu sagraušanas nolūkā. Lai lietotu laboratorijas sonikatoru, vispirms jāsagatavo paraugs piemērotā traukā. Ja izmantojat zondes tipa sonikatoru, iegremdējiet zondi paraugā, nodrošinot, ka tā nepieskaras trauka sienām vai dibenam. Pielāgojiet sonikatora iestatījumus, piemēram, amplitūdu, impulsu biežumu un darbības ilgumu, atbilstoši konkrētā lietojuma prasībām. Ja izmantojat bezkontakta sonikatoru, ievietojiet parauga trauku turētājā saskaņā ar lietošanas rokasgrāmatas norādījumiem, lai ultraskaņas viļņi tiktu pārraidīti optimāli. Ieslēdziet sonikatoru un uzraugiet procesu, pēc vajadzības pielāgojot parametrus, lai panāktu vēlamo efektu. Vienmēr lietojiet atbilstošus individuālos aizsardzības līdzekļus, piemēram, dzirdes aizsarglīdzekļus.
Kādi ir sonikatoru lietojumi laboratorijās?
Apstrādei ar ultraskaņu ir daudz pielietojumu dažādu nozaru laboratorijās. To bieži izmanto šūnu sagraušanai un līzei, kas ļauj ekstrahēt tādus šūnu iekšējos komponentus kā DNS, RNS un olbaltumvielas. To izmanto arī emulsiju un dispersiju sagatavošanai, uzlabojot savstarpēji nesajaucamu šķidrumu sajaukšanu vai nanodaļiņu izkliedi vidē. Ultraskaņas apstrādes ierīces ir vērtīgas nanodaļiņu sintēzē, palīdzot samazināt daļiņu izmēru un novērst aglomerāciju. Turklāt apstrādi ar ultraskaņu izmanto šķidrumu degazēšanai, atdalot izšķīdušās gāzes, kas var traucēt noteiktu analītisko metožu izmantošanu.
Lasiet vairāk par to, kā apstrāde ar ultraskaņu var uzlabot šūnu līzi ar lizocīmu!
Kāda ir atšķirība starp zondes tipa ultraskaņas apstrādes ierīci un ultraskaņas vannu?
Galvenā atšķirība starp zondes tipa ultraskaņas apstrādes ierīci un ultraskaņas vannu ir to konstrukcijā un pielietojumā. Zondes tipa ultraskaņas apstrādes ierīcē izmanto titāna zondi, kas tieši saskaras ar paraugu, ievadot intensīvu ultraskaņas enerģiju lokalizētā zonā. Šāda tieša iedarbība ir ideāli piemērota gan maziem, gan lieliem tilpumiem un nodrošina precīzu apstrādes ar ultraskaņu procesa kontroli. Savukārt ultraskaņas vanna pārraida ultraskaņas viļņus caur šķidru vidi, kurā ievieto parauga trauku. Šī netiešā apstrāde ar ultraskaņu ir vāja un nevienmērīga, tādēļ to parasti izmanto tīrīšanai vai degazēšanai.
Intensīvu un vienmērīgu netiešu apstrādi ar ultraskaņu var nodrošināt, izmantojot bezkontakta ultraskaņas apstrādes ierīces, piemēram, VialTweeter, daudziedobju plašu ultraskaņas apstrādes ierīci UIP400MTP vai plūsmas reaktoru GDmini2. Šīs lieljaudas ultraskaņas apstrādes ierīces ar augstu paraugu apstrādes ražīgumu ļauj precīzi kontrolēt paraugu apstrādi ar ultraskaņu, tādēļ tās ir piemērotas pētniecībai un diagnostikai.
Kādi ir apstrādes ar ultraskaņu pielietojumi HPLC?
Paraugu sagatavošana ar ultraskaņu uzlabo HPLC analīzi, izmantojot akustisko kavitāciju, lai sagrautu paraugu matricas un paātrinātu analītu pārnesi ekstrakcijas šķīdinātājā. Šī metode uzlabo ekstrakcijas efektivitāti, palielina analītu atgūstamību un samazina paraugu sagatavošanas laiku, ļaujot veikt jutīgāku un reproducējamāku hromatogrāfisko analīzi. Lasiet vairāk par paraugu sagatavošanu ar ultraskaņu HPLC analīzei!
Augstas efektivitātes šķidruma hromatogrāfijā (HPLC) apstrāde ar ultraskaņu ļauj modificēt un funkcionalizēt nanodaļiņas, piemēram, silīcija dioksīda vai cirkonija dioksīda mikrosfēras. Apstrāde ar ultraskaņu ir ļoti efektīva metode silīcija dioksīda daļiņu ar kodola un apvalka struktūru sintēzei; šīs daļiņas ir īpaši noderīgas HPLC kolonnām. Lasiet vairāk!
Turklāt apstrādi ar ultraskaņu izmanto paraugu sagatavošanai. Tā nodrošina rūpīgu analītu un reaģentu sajaukšanu un izšķīdināšanu, kas ir būtiski precīzu un reproducējamu hromatogrāfisko rezultātu iegūšanai. Apstrāde ar ultraskaņu palīdz degazēt šķīdinātājus, atdalot izšķīdušās gāzes, kas var veidot burbuļus un traucēt plūsmu un detektēšanu HPLC sistēmās. Turklāt apstrādi ar ultraskaņu izmanto HPLC komponentu, piemēram, kolonnu un inžektoru detaļu, tīrīšanai, nodrošinot efektīvu jebkādu piesārņotāju vai atlieku noņemšanu.
Kā ultraskaņas apstrādes ierīci izmanto biotehnoloģijā un dzīvības zinātnēs?
Biotehnoloģijā un dzīvības zinātnēs ultraskaņas apstrādes ierīces ir neaizstājami instrumenti dažādiem pielietojumiem. Tās plaši izmanto šūnu līzei un šūnu iekšējo materiālu ekstrakcijai, kas ir būtiski molekulārās bioloģijas pētījumos, kuros iesaistītas nukleīnskābes un olbaltumvielas. Apstrādi ar ultraskaņu izmanto DNS, RNS un hromatīna fragmentēšanai sekvenēšanas un citu ģenētisko analīžu vajadzībām, ļaujot pētīt ģenētisko materiālu smalkākā mērogā. Turklāt ultraskaņas apstrādes ierīces izmanto liposomu un citu uz nanodaļiņām balstītu zāļu piegādes sistēmu sagatavošanai, uzlabojot terapeitisko līdzekļu efektivitāti un mērķētu piegādi.
Daudziedobju plašu ultraskaņas apstrādes ierīci UIP400MTP izmanto analīžu miniaturizācijai un integrēšanai laboratorijas automatizācijas sistēmās – nodrošinot vienmērīgu darbplūsmu ar augstu paraugu apstrādes ražīgumu. Lasiet vairāk par mikroplašu ultraskaņas apstrādes ierīci UIP400MTP darbplūsmām ar augstu paraugu apstrādes ražīgumu!
Literatūra / Atsauces
- Ultrasonic Homogenizers for Efficient Sample Preparation – Hielscher Ultrasonics
- Guidelines for Autoclaving Ultrasonic Sonotrodes and Flow Cells – HielscherUltrasonic
- I. Fasaki, K. Siamos, M. Arin, P. Lommens, I. Van Driessche, S.C. Hopkins, B.A. Glowacki, I. Arabatzis (2012): Ultrasound assisted preparation of stable water-based nanocrystalline TiO2 suspensions for photocatalytic applications of inkjet-printed films. Applied Catalysis A: General, Volumes 411–412, 2012. 60-69.
- Jorge S., Pereira K., López-Fernández H., LaFramboise W., Dhir R., Fernández-Lodeiro J., Lodeiro C., Santos H.M., Capelo-Martínez J.L. (2020): Ultrasonic-assisted extraction and digestion of proteins from solid biopsies followed by peptide sequential extraction hyphenated to MALDI-based profiling holds the promise of distinguishing renal oncocytoma from chromophobe renal cell carcinoma. Talanta, 2020.
- Fernandes, Luz; Santos, Hugo; Nunes-Miranda, J.; Lodeiro, Carlos; Capelo, Jose (2011): Ultrasonic Enhanced Applications in Proteomics Workflows: single probe versus multiprobe. Journal of Integrated OMICS 1, 2011.
- Priego-Capote, Feliciano; Castro, María (2004): Analytical uses of ultrasound – I. Sample preparation. TrAC Trends in Analytical Chemistry 23, 2004. 644-653.
- Welna, Maja; Szymczycha-Madeja, Anna; Pohl, Pawel (2011): Quality of the Trace Element Analysis: Sample Preparation Steps. In: Wide Spectra of Quality Control; InTechOpen 2011.
- Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulsed Ultrasound-Assisted Extraction as an Alternative Method to Conventional Maceration for the Extraction of the Polyphenolic Fraction of Ribes nigrum Buds: A New Category of Food Supplements Proposed by The FINNOVER Project. Foods. 8. 466; 2019
Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus no laboratorijas mēroga līdz rūpnieciskam mērogam.