Hielscher ultraskaņas tehnoloģija

Sonication Līze: šūnu traucējumi & Ekstrakcija

Šūnu dezintegrācija vai sabrukšana ir ikdienas paraugu sagatavošanas kopējā daļa biotehnoloģijas laboratorijās. Sabrukšanas mērķis ir sagraut daļu no šūnu sienas vai pilnu šūnu atbrīvot bioloģiskās molekulas. Tā sauktais lizāts var sastāvēt, piem., ar plazmīds, receptoru testos, proteīniem, DNS, RNS utt. Pēc darbības līzes ir frakcionēšana, organelle izolāciju vai/un olbaltumvielu ieguvi un attīrīšanu. Ekstrahētā materiāla (= lizāts) ir jāatdala un jāturpina pētīt vai piemērot, piemēram, proteomisko izpēti. Ultraskaņas homogenizatori ir kopīgs līdzeklis veiksmīgai šūnu lizei. Tā kā ultraskaņas intensitāti var izlīdzināt, pielāgojot procesa parametrus, optimālu ultraskaņas intensitāti no ļoti mīksta līdz ļoti grūti var noteikt atsevišķi par katru vielu un vidi, lai apmierinātu īpašo pieteikumu prasību.

Šūnu struktūra

Šūnas aizsargā daļēji caurlaidīgs plazmas membrāna, kas sastāv no fosfora-lipīdu divslāņu (arī olbaltumvielu-lipīdu divslāņu; veidojas ar hidrofobiskajiem lipīdiem un hidrofīlā fosfora molekulām ar iegultām proteīnu molekulām) un rada barjeru starp šūnu interjerus (citoplazmu) un ekstracelulāro vidi. Augu šūnas un prokariotiskas šūnas ieskauj šūniņas siena. Sakarā ar vairākiem slāņiem bieza šūnu siena celulozes, augu šūnas ir grūtāk Lyse nekā dzīvnieku šūnas. Šūnu interjers, piemēram, organelles, kodols, mitohondrion, tiek stabilizēts ar citoskelets.
Ar šanā šūnas, tā mērķis ir ekstrahējot un atdalot organelles, olbaltumvielas, DNS, mrna vai citu biomolecules.

Ultraskaņas apstrāde parasti tiek izmantota šūnu vielu paraugu sagatavošanai.

1. attēls: ultraskaņas ekstrakciju no šūnām: mikroskopiskā šķērsgriezumu (TS) no piparmētru stublāja (Mentha piperita) parāda darbību mehānismu ultraskaņas ekstrakcijas laikā no šūnām (palielinājums 2000x) [resurss: Vilkhu et al. 2011]

Metodes

Ir vairākas metodes, kā lizēt šūnas, kuras var iedalīt mehāniskajās un ķīmiskajās metodēs, kas ietver mazgāšanas līdzekļu vai šķīdinātāju izmantošanu, augsta spiediena pielietošanu vai lodveida Dzirnavu izmantošanu, vai arī franču presi. Visproblemātiskākais trūkums šīs metodes ir grūti kontrolēt un koriģēt procesa parametriem un tādējādi ietekmi.
Galvenie trūkumi kopīgas līzes metodēm:

Dažādas līzes metodes

Tabula: tradicionālās šūnu līzes metodes ir būtiski trūkumi

Gluži pretēji, ultraskaņas apstrāde ir ļoti efektīvs un uzticams līdzeklis šūnu dezintegrācijai, kas ļauj pilnībā kontrolēt ultraskaņas parametrus. Tas nodrošina augstu selektivitāti materiālu izlaišanas un produkta tīrību. [Balasundaram et al. 2009] Tas ir piemērots visiem šūnu veidiem un viegli lietojams mazos un lielos apjomos. Ultrasonicators ir viegli tīrāms. Ultraskaņas homogenizators vienmēr ir tīrs-in-vietā (CIP) un sterilizē-in-place (SIP) funkcija. Sonotrode sastāv no milzīga titāna raga, ko var noslauka vai izskalot ūdenī vai šķīdinātājā (atkarībā no darba vides). Ultraskaņas aparātu uzturēšana ir gandrīz aizmirsama.

Sabrukšanas

Līze ir jutīgs process. Līzes laikā šūnu membrānas aizsardzību iznīcina, tomēr ir jānovērš ekstrahēto olbaltumvielu inaktivācija, denaturēšana un degradācija, izmantojot nefizioloģisku vidi (novirze no pH vērtības). Tādēļ Vispārējā līzē veic buferšķīdumā. Lielākā daļa grūtību rodas nekontrolējamu šūnu traucējumu rezultātā, kas izraisa visu intracelulāro materiālu nemērķtiecīgu izdalīšanos vai/un mērķa produkta denaturēšanu.

Ultraskaņas šūnu līze var tikt izmantota paraugu sagatavošanai laboratorijā un lielu daudzumu ražošanai. Uzklikšķiniet, lai palielinātu!

1:200 vati, jaudīgs ultraskaņas homogenizators UP200Ht ar digitālu kontroli un automātisku datu reģistrēšanu drošai un reproducētai šūnu līzei.

Ultraskaņas līze

Parasti paraugu līze laboratorijā prasīs no 15 sekundēm līdz 2 minūtēm. Kā ultraskaņas apstrādes intensitāte ir ļoti viegli regulēt ar amplitūdu, nosakot ultraskaņas laiku, kā arī izvēloties pareizo aprīkojumu, ir iespējams sagraut šūnu membrānas ļoti maigi vai ļoti pēkšņi, atkarībā no šūnu struktūras un par mērķi līzes ( piem., DNS ekstrakcijai nepieciešama mīkstāka ultraskaņas apstrāde, pilnīga baktēriju ekstrakcija prasa intensīvāku ultraskaņas apstrādi). Procesa laikā temperatūru var monitorēt ar integrētu temperatūras sensoru, un to var viegli kontrolēt ar dzesēšanas (ledus vanna vai plūsmas elementi ar dzesēšanas jakām) vai ar ultraskaņu impulsa režīmā. Laikā impulsa režīmā ultraskaņu, īss ultraskaņu eksplozijas cikli 1-15 sekundes ilgums ļauj siltuma izkliedi un dzesēšanu ilgākā intermitējošs periodos.
Visi ultraskaņas orientētu procesi ir pilnīgi reproducjami un lineārā mērogojams.

Ultraskaņas homogenizators VialTweeter vienlaicīgai paraugu sagatavošanai līdz pat 10 mēģenēm. (Klikšķiniet, lai palielinātu!)

Ultraskaņas ierīce VialTweeter ļauj vienlaicīgi sagatavot paraugus līdz 10 flakoniem vienlaikus ar vienādiem procesa nosacījumiem.

Ultraskaņas Homogenizatori

Dažāda veida Ultraskaņas ierīces paraugu sagatavošanas mērķi un nodrošinātu komfortu lietotājdraudzībā un darbības ērtumu. Zondes tipa ultraskaņatatori ir visizplatītākās ierīces laboratorijā. Tie ir vispiemērotākās, lai pagatavotu mazus un vidēja izmēra paraugus ar 0,1 mL tilpumu līdz 1000mL. Dažādi jaudas izmēri un sonotrods ļauj pielāgot ultrasonikatoru parauga tilpumam un kuģim visiedarbīgākajiem un efektīvākajiem sonicating rezultātiem. Ultraskaņas zondes ierīce ir vislabākā izvēle, ja jāsagatavo viens paraugs.

Ja ir jāsagatavo vairāk paraugu, piemēram, 8 flakoni ar šūnu šķīdumu, ierīces, piemēram, VialTweeter vai ultraskaņas kupolveida, ir piemērotākā līzes homogenizators. Vairāki flakoni ir ultrasonicated tajā pašā laikā, ar tādu pašu intensitāti. Tas ietaupa ne tikai laiku, bet arī nodrošina vienādu attieksmi pret visiem paraugiem, kas rezultātus starp paraugiem padara uzticamus un salīdzināmus. Turklāt ir jāizvairās no krusteniskā piesārņojuma, iegremdēšanas ultraskaņas sonotrode (pazīstama arī kā ultraskaņas zonde, rags, gals vai pirkstiņš). Tā kā flakoni tiek izmantoti, tiek izlaisti laikietilpīgi tīrīšanas un paraugu zudumi, kas rodas, dekantējot kuģus.
Lielākiem apjomiem, piemēram, šūnu ekstraktu komerciālai ražošanai, vispiemērotākās ir ultraskaņas sistēmas ar plūsmas šūnu reaktoru. Nepārtrauktā un vienmērīga apstrādātā materiāla plūsma nodrošina vienmērīgu ultraskaņu. Visus ultraskaņas sabrukšanas procesa parametrus var optimizēt un pielāgot pieteikuma un konkrētā šūnu materiāla prasībām.

Paraugu ultraskaņas procedūra bakteriālu šūnu izlīšanai:

  • Šūnu suspensijas pagatavošana: šūnu granulas pilnībā jāaptur buferšķīdumā, to homogenizējot (izvēlieties buferšķīdumu, kas ir saderīgs ar šādu analīzi, piemēram, īpašu hromatogrāfijas metodi). Pievienot lysozymes un/vai citas piedevas, ja nepieciešams (tiem jābūt arī saderīgiem ar atdalīšanas/attīrīšanas līdzekļiem). Samaisa/homogenizē šķīdumu maigi ar vieglu ultraskaņas apstrādei, līdz tiek sasniegta pilnīga suspensija.
  • Ultraskaņas līze: ievieto paraugu ledus vannā. Šūnu traucējumus, īsu apturēšanu pie 60-90 sekunžu pārrāvumi (izmantojot ultrasonicator impulsu režīmā).
  • Atdalīšana: izē lizātu (piem., 10 min. pie 10 000 × g; pie 4degC). Uzmanīgi atdaliet centrifugātu no šūnas Granulāta. Centrifugātu ir kopējais šūnu lizāts. Pēc centrifugāta filtrācijas jūs iegūstat dzidru šķidrumu no šķīstošā šūnu proteīna.

Visbiežāk lietojumi ultraskaņas aparāti bioloģijā un biotehnoloģijā ir:

  • Šūnu ekstrakta sagatavošana
  • Traucējumus rauga, baktēriju, augu šūnu, mīksto & cieto šūnu Audi, nukleīnmateriālu
  • Olbaltumvielu ieguve
  • Fermentu sagatavošana un izolācija
  • Antigēnu ražošana
  • DNS ekstrakcija un/vai mērķtiecīga sadrumstalotība
  • liposomu preparāts
Lieljaudas ultraskaņas homogenizatori, piemēram, UIP1000hd tiek izmantoti šūnu traucējumu un ekstrakcijas partijas vai nepārtrauktas plūsmas-gan režīmā. (Noklikšķiniet, lai palielinātu!)

Ultraskaņas standartizsistēmas, piemēram, UIP1000hd (1kW) var apstrādāt lielākus bioloģiskā materiāla apjomus.

Kolektora pieteikumus ultraskaņas filiāles veic nozarēs biotehnoloģijas, bioengineering, mikrobioloģija, Molekulārā bioloģija, bioķīmija, imunoloģija, bakterioloģija, virusoloģija, proteomika, ģenētika, fizioloģija, šūnu bioloģija, Hematoloģija, un Botany.

Lai novērtētu un optimizētu klientu lietojumprogrammas, Hielscher Ultrasonics piedāvā pilnībā aprīkotu Ultraskaņas procesa laboratorija. Lūdzu, sazinieties ar mums papildu informāciju!

Literatūra / Literatūras saraksts

  • Balasundaram, B.; Harrison, S.; Bracewell, D. G. (2009): sasniegumi produktu izlaides stratēģijās un ietekme uz biotehnoloģisko uzbūvi. Tendences biotehnoloģija 27/8, 2009. 477-485. lpp.
  • Vilhu, K. Manasseh, R.; Mawson, R.; Ashokars, M. (2011): ultraskaņas reģenerācija un modifikācija pārtikas sastāvdaļām. In: Feng/Barbosa-Cánovas/Weiss (2011): ultraskaņas tehnoloģijas pārtikas un Bioapstrādei. Ņujorka: Springer, 2011. 345-368. lpp.

Sazinieties ar mums / lūdzam papildu informāciju

Runājiet ar mums par savām apstrādes prasībām. Mēs iesakām vispiemērotākās uzstādīšanas un apstrādes parametrus savam projektam.





Lūdzu, ņemiet vērā mūsu Privātuma politika.