Laboratoriumtaken beheersen met een ultrasone homogenisator
Sonicatoren zijn essentiële laboratoriuminstrumenten die worden gebruikt voor uiteenlopende toepassingen, zoals homogeniseren en mengen, extractie, dispergeren, emulgeren, oplossen, celontsluiting, DNA-fragmentatie en sonochemische reacties. Doorgaans worden sonicatoren met een sonde gebruikt om deze gangbare taken in het dagelijkse laboratoriumwerk uit te voeren. Voor laboratoriummonsters waarbij kruisbesmetting of monsterverlies beperkende factoren zijn, zijn de contactloze sonicatoren van Hielscher de aangewezen oplossing voor ultrasone monstervoorbereiding.
Sonicatoren met een sonde en contactloze sonicatoren
Een sonicator met een sonde brengt intense ultrasone golven – geconcentreerd aan de punt van de sonotrode of sonde – in het medium. Het gebruik van een open of gesloten vat maakt een eenvoudige, maar betrouwbare ultrasone behandeling van vloeibare media mogelijk. Door de sonotrode aan een doorstroomcel te monteren, kan een vloeistofstroom continu worden gesoniceerd. Een dergelijke doorstroomopstelling is een geavanceerde manier om grotere volumes of viskeuze vloeistoffen en pasta’s ultrasoon te verwerken.
Met contactloze sonicatoren zoals VialTweeter, de sonicator voor multiwellplaten UIP400MTP, de CupHorn en de doorstroomreactor GDmini2 kunnen monsters zonder aanraking of contact worden verwerkt – waardoor kruisbesmetting en monsterverlies worden voorkomen. Een ander voordeel van de contactloze sonicatoren van Hielscher is de hoge verwerkingscapaciteit bij de monstervoorbereiding.
Sonicatie is het toepassen van ultrageluid met hoog vermogen via een ultrasone sonde om deeltjes in een monster in beweging te brengen en te manipuleren. Sonicatoren worden veel gebruikt in academisch onderzoek, analytische en forensische laboratoria, klinische instellingen en productielocaties, waar sonicatie wordt gebruikt om vloeistof-vloeistof- of vloeistof-vastestofsuspensies te homogeniseren en te mengen, bioactieve stoffen en cellulaire verbindingen te extraheren, cellen, bacteriën en weefsel uiteen te laten vallen, poeders op te lossen, biofilms los te maken of chemische reacties op gang te brengen.
Omdat het toepassingsgebied van sonicatoren zo breed is, worden sonicatoren vaak genoemd naar hun specifieke taak. Daarom kunt u sonicatoren onder verschillende benamingen vinden, zoals:
- Ultrasone homogenisator:
Ultrasone homogenisatoren worden gebruikt om twee of meer fasen te mengen en te vermengen tot een uniforme suspensie. Als krachtig alternatief voor hogedrukhomogenisatoren, mesmixers en microfluïdisatoren onderscheiden sonicatoren met een sonde zich door hun uitzonderlijke vermogen om nanodispersies en nano-emulsies te produceren. - Ultrasoon dispergeerapparaat:
Ultrasone dispergeerapparaten gebruiken hoogfrequente geluidsgolven om deeltjes te verkleinen en gelijkmatig in een vloeistof te verdelen. Dit proces is bijzonder nuttig voor het creëren van stabiele suspensies van vaste deeltjes in vloeistoffen, zoals het dispergeren van pigmenten in inkten of deeltjes in slurries. - Ultrasoon emulgeerapparaat:
Ultrasone emulgeerapparaten gebruiken ultrasone golven om fijne emulsies te creëren door twee niet-mengbare vloeistoffen, zoals olie en water, te mengen. De geluidsgolven met hoge intensiteit genereren cavitatiebellen die imploderen en daarbij intense afschuifkrachten veroorzaken. Deze verkleinen de druppels tot emulsies met druppels van nanometerformaat, waardoor de emulsies stabiel en uniform worden. - Ultrasoon celvergruizingsapparaat:
Deze apparaten, ook bekend als ultrasone celontsluitings- of lyseapparaten, gebruiken ultrasone energie om celmembranen open te breken en de intracellulaire inhoud vrij te maken. Dit proces is essentieel in biologische en biochemische toepassingen voor het extraheren van eiwitten, DNA en andere cellulaire componenten. - Ultrasoon extractieapparaat:
Ultrasone extractieapparaten passen ultrasone golven toe om plantaardig materiaal te ontsluiten en zo de extractie van bioactieve verbindingen, zoals etherische oliën, flavonoïden of andere fytochemicaliën, te verbeteren. Het cavitatie-effect verbetert de penetratie van het oplosmiddel en de massaoverdracht, wat resulteert in een efficiëntere extractie. - Ultrasoon oplosapparaat:
Ultrasone oplosapparaten gebruiken ultrasone energie om vaste stoffen snel en efficiënt in vloeistoffen op te lossen. Dit is nuttig voor het bereiden van oplossingen of suspensies waarin de op te lossen stof gelijkmatig en snel moet worden gedispergeerd, zoals in farmaceutische producten of chemische formuleringen. - Ultrasone mixer:
Ultrasone mixers gebruiken ultrasone golven met hoge intensiteit om vloeistoffen en slurries te mengen en zo een uniforme samenstelling te waarborgen. Dit mengproces kan een breed scala aan viscositeiten verwerken en is bijzonder effectief bij het homogeniseren van producten die met conventionele methoden moeilijk te mengen zijn, zoals cementpasta’s of masterbatches met een hoog gehalte aan vaste stoffen. - Ultrasoon roerapparaat:
Ultrasone roerapparaten gebruiken ultrasone energie om vloeistoffen te roeren of in beweging te brengen, waardoor gelijkmatige menging wordt bevorderd en sedimentatie wordt voorkomen. Deze methode is nuttig in verschillende industrieën om oplossingen, suspensies of dispersies in de loop van de tijd consistent te houden.
Sonicatie van multiwellplaten en petrischalen
Multiwellplaten en petrischalen zijn gangbare laboratoriumhouders. Multiwellplaten, ook bekend als microplaten of microwellplaten, zijn vlakke platen met meerdere “wells” die als kleine reageerbuizen worden gebruikt. Ze zijn verkrijgbaar in verschillende configuraties, doorgaans met 6, 12, 24, 48, 96, 384 of 1536 wells, waardoor screening en tests met een hoge verwerkingscapaciteit mogelijk zijn.
Petrischalen zijn daarentegen ondiepe, cilindervormige schalen met een deksel, doorgaans gemaakt van glas of kunststof. Ze bieden een vlak oppervlak voor het kweken van micro-organismen.
Het specifieke ontwerp van beide monsterhouders brengt uitdagingen met zich mee wanneer sonicatie als verwerkingsstap moet worden toegepast. Met de plaatsonicator UIP400MTP biedt Hielscher een krachtige sonicator die alle standaard multiwellplaten, microplaten en petrischalen kan verwerken.
Lees meer over de UIP400MTP als krachtige sonicator voor monstervoorbereiding in platen met 96 wells en petrischalen!
De onderstaande tabel geeft u een overzicht van onze sonicatoren met een sonde en contactloze sonicatoren voor gangbare laboratoriumtoepassingen:
| Aanbevolen apparaten | Batchvolume | Debiet |
|---|---|---|
| UIP400MTP sonicator voor platen met 96 wells | multiwell- / microtiterplaten | n.a. |
| Ultrasone CupHorn | CupHorn voor monsterflesjes of een bekerglas | n.a. |
| GDmini2 | ultrasone microdoorstroomreactor | n.a. |
| VialTweeter | 0,5 tot 1,5mL | n.a. |
| UP100H | 1 tot 500mL | 10 tot 200mL/min |
| UP200Ht, UP200St | 10 tot 1000mL | 20 tot 200mL/min |
| UP400St | 10 tot 2000mL | 20 tot 400mL/min |
| UIP500hdT | 100 tot 5000mL | 0,1 tot 4L/min |
| Ultrasone zeefschudder | n.a. | n.a. |
Neem contact met ons op! / Stel ons uw vragen!
Veelgestelde vragen
Hoe gebruikt u een laboratoriumsonicator?
Een laboratoriumsonicator is een instrument dat wordt gebruikt om ultrasone energie toe te passen om deeltjes in een monster in beweging te brengen, vaak met het oog op homogenisatie, emulgering, het dispergeren van nanodeeltjes of celontsluiting. Om een laboratoriumsonicator te gebruiken, moet u uw monster eerst voorbereiden in een geschikte houder. Als u een sonicator met een sonde gebruikt, dompelt u de sonde in het monster en zorgt u ervoor dat deze de wanden of de bodem van de houder niet raakt. Pas de instellingen van de sonicator, zoals amplitude, pulsfrequentie en duur, aan de specifieke vereisten van uw toepassing aan. Bij een contactloze sonicator plaatst u de monsterhouder in de steun volgens de instructies in de handleiding, zodat de ultrasone golven optimaal worden overgedragen. Schakel de sonicator in en bewaak het proces. Pas de parameters zo nodig aan om het gewenste effect te bereiken. Draag altijd geschikte beschermingsmiddelen, zoals gehoorbescherming.
Wat zijn de toepassingen van sonicatoren in laboratoria?
Sonicatie kent talrijke toepassingen in laboratoria op verschillende vakgebieden. Het wordt vaak gebruikt voor celontsluiting en lyse, waardoor intracellulaire componenten zoals DNA, RNA en eiwitten kunnen worden geëxtraheerd. Het wordt ook toegepast bij de bereiding van emulsies en dispersies, waarbij het de menging van niet-mengbare vloeistoffen of de verdeling van nanodeeltjes in een medium verbetert. Sonicatoren zijn waardevol bij de synthese van nanodeeltjes en helpen de deeltjesgrootte te verkleinen en agglomeratie te voorkomen. Daarnaast wordt sonicatie gebruikt voor het ontgassen van vloeistoffen, waarbij opgeloste gassen worden verwijderd die bepaalde analytische technieken kunnen verstoren.
Lees meer over hoe sonicatie uw cellyse op basis van lysozym kan verbeteren!
Wat is het verschil tussen een sonicator met een sonde en een ultrasoonbad?
Het belangrijkste verschil tussen een sonicator met een sonde en een ultrasoonbad ligt in hun ontwerp en toepassing. Een sonicator met een sonde gebruikt een titaniumsonde die rechtstreeks contact maakt met het monster en intense ultrasone energie aan een lokaal gebied toevoert. Deze directe toepassing is ideaal voor kleine tot grote volumes en biedt nauwkeurige controle over het sonicatieproces. Een ultrasoonbad daarentegen brengt ultrasone golven over via een vloeibaar medium waarin de monsterhouder is geplaatst. Deze indirecte sonicatie is zwak en niet-uniform en wordt daarom doorgaans gebruikt voor reiniging of ontgassing.
Indirecte sonicatie onder intense en uniforme omstandigheden kan worden bereikt met contactloze sonicatoren zoals de VialTweeter, de sonicator voor multiwellplaten UIP400MTP of de doorstroomreactor GDmini2. Deze sonicatoren met hoog vermogen en een hoge verwerkingscapaciteit maken nauwkeurig gecontroleerde sonicatie van monsters mogelijk, waardoor ze geschikt zijn voor onderzoek en diagnostiek.
Wat zijn de toepassingen van sonicatie in HPLC?
Ultrasone monstervoorbereiding verbetert HPLC-analyse door akoestische cavitatie te gebruiken om monstermatrices open te breken en de overdracht van analyten naar het extractieoplosmiddel te versnellen. Deze techniek verbetert de extractie-efficiëntie, verhoogt de terugwinning van analyten en verkort de monstervoorbereidingstijd, waardoor gevoeligere en beter reproduceerbare chromatografische analyses mogelijk worden. Lees meer over ultrasone monstervoorbereiding voor HPLC!
Bij hogedrukvloeistofchromatografie (HPLC) maakt sonicatie de modificatie en functionalisering van nanodeeltjes, zoals microsferen van silica of zirkoniumdioxide, mogelijk. Sonicatie is een zeer effectieve methode voor het synthetiseren van silicadeeltjes met een kern-schilstructuur, die bijzonder nuttig zijn voor HPLC-kolommen. Lees meer!
Daarnaast wordt sonicatie gebruikt voor monstervoorbereiding. Het zorgt voor grondige menging en oplossing van analyten en reagentia, wat cruciaal is voor nauwkeurige en reproduceerbare chromatografische resultaten. Sonicatie helpt bij het ontgassen van oplosmiddelen en verwijdert opgeloste gassen die bellen kunnen vormen en de stroming en detectie in HPLC-systemen kunnen verstoren. Daarnaast wordt sonicatie gebruikt om HPLC-componenten, zoals kolommen en injectoronderdelen, te reinigen, zodat eventuele verontreinigingen of residuen effectief worden verwijderd.
Hoe wordt de sonicator gebruikt in de biotechnologie en biowetenschappen?
In de biotechnologie en biowetenschappen zijn sonicatoren onmisbare instrumenten voor verschillende toepassingen. Ze worden veelvuldig gebruikt voor cellyse en de extractie van intracellulaire materialen, wat essentieel is voor moleculair-biologische studies met nucleïnezuren en eiwitten. Sonicatie wordt toegepast bij de fragmentatie van DNA, RNA en chromatine voor sequencing en andere genetische analyses, waardoor genetisch materiaal op een fijnere schaal kan worden bestudeerd. Bovendien worden sonicatoren gebruikt bij de bereiding van liposomen en andere systemen voor geneesmiddelafgifte op basis van nanodeeltjes, waardoor de werkzaamheid en gerichte aflevering van therapeutische middelen worden verbeterd.
De sonicator voor multiwellplaten UIP400MTP wordt gebruikt voor de miniaturisering van assays en de integratie in laboratoriumautomatisering – waardoor soepele workflows met een hoge verwerkingscapaciteit mogelijk worden. Lees meer over de microplaatsonicator UIP400MTP voor HT-workflows!
Literatuur / Referenties
- 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 vervaardigt ultrasone homogenisatoren met hoge prestaties van laboratoriumformaat tot industrieel formaat.