Sonificatie van het sonde-type voor monstervoorbereiding: Een uitgebreide gids
Sonicatie met een sonde is een krachtig hulpmiddel om cellen te verstoren, DNA te scheiden en deeltjes te verspreiden in vloeibare monsters. Net als alle technieken in de biowetenschappen, microbiologie en klinische analyse, vereist sonicatie zorgvuldige optimalisatie om schade aan het monster te voorkomen, vooral bij het werken met warmtegevoelige materialen. Door het volgen van tips – zoals het bewaren van monsters in ijs, het regelen van de sonicatieamplitude, het gebruik van de pulsmodus en het optimaliseren van de onderdompelingsdiepte van de sonotrode. – kunt u effectieve en reproduceerbare resultaten behalen. Uiteindelijk zorgt een goed geoptimaliseerd sonicatieprotocol voor het succes van downstreamtoepassingen en behoudt het de integriteit van uw kostbare monsters.
sonificatie – Een onmisbare stap in monstervoorbereiding
Sonicatie met een sonde is een veelgebruikte techniek voor monstervoorbereiding in biologisch, chemisch en materiaalonderzoek. Het proces omvat het gebruik van ultrasone energie om cellen uit elkaar te halen, DNA af te schuiven, nanodeeltjes te dispergeren of oplossingen te emulgeren. Door hoogenergetische ultrageluidsgolven via een sonde (sonotrode, hoorn, sonoprobe) door een vloeibaar monster te sturen, creëert sonde-type sonicatie gelokaliseerde gebieden met hoge druk, turbulentie en cavitatie, waardoor celstructuren mechanisch worden verstoord of deeltjes homogeen worden gedispergeerd. De techniek vereist echter zorgvuldige optimalisatie om beschadiging van het monster te voorkomen, in het bijzonder van gevoelige biologische materialen zoals eiwitten en nucleïnezuren. Deze gids over sonicatie van het sonde-type geeft praktische tips voor effectieve monstervoorbereiding.

De ultrasone laboratoriumhomogenisator UP200Ht is populair in onderzoekslaboratoria voor monsterpreparatie, lysis, extractie, DNA-fragmentatie en oplossen.
- Amplitude-instellingen aanpassen
Sonicatieamplitude verwijst naar de grootte van de trillingen die door de sonde worden geproduceerd. Hogere amplitudes leveren meer intense ultrasone energie, maar genereren meer warmte, waardoor het risico op degradatie van het monster toeneemt. Lagere amplitudes daarentegen zorgen voor een zachtere sonificatie, waardoor er minder warmte wordt opgebouwd terwijl de integriteit van het monster behouden blijft.
Afhankelijk van uw specifieke toepassing kan het gebruik van een lagere amplitude over een langere periode betere resultaten opleveren dan het toepassen van een zeer hoge amplitude voor korte uitbarstingen. Deze aanpak vermindert de kans op thermische degradatie en zorgt tegelijkertijd voor voldoende verstoring of menging van het monster. - Automatische gegevensprotocollering gebruiken
Het slimme menu van alle Hielscher digitale sonicators registreert automatisch gegevens. Zodra u uw sonicator inschakelt, worden alle belangrijke gegevens zoals energie-input (totaal en netto), amplitude, vermogen, tijd, etc. automatisch opgeslagen. – Zelfs temperatuur en druk worden gecontroleerd als je de temperatuur- en druksensoren hebt aangesloten. Alle gegevens worden met datum- en tijdstempel als CSV-bestand weggeschreven op een ingebouwde SD-kaart.
- Sonificatieduur optimaliseren: Zorg voor de juiste timing
De duur van de sonificatie speelt een cruciale rol bij een succesvolle monsterverstoring zonder schade te veroorzaken. Te veel Sonicatie kan leiden tot degradatie van het monster, terwijl te weinig Sonicatie het monster onvoldoende verwerkt. De ideale duur varieert afhankelijk van het type monster (bijv. cellen, weefsels of deeltjes), het volume en de concentratie.
Onze tip: Begin klein en verhoog geleidelijk de sonificatietijd. Begin met korte sonicatiesessies en verhoog de tijd geleidelijk naarmate u de mate van monsterverstoring beoordeelt. Observeer het monster ook visueel op tekenen van schuimvorming of overmatige verhitting als indicatoren van oversonatie. - Gebruik de pulsmodus om warmteontwikkeling te minimaliseren
Hielscher sonicators kunnen in pulsmodus worden gebruikt, wat vooral handig is voor temperatuurgevoelige monsters. De pulsmodus wisselt tussen sonicatiefase en rustfase, waardoor het monster tussen de pulsen kan afkoelen. Dit voorkomt snelle temperatuurpieken en minimaliseert het risico op degradatie door hitte. - Het belang van temperatuurbeheersing: Houd uw monsters koel
Sonicatie brengt ultrasone energie over in de vloeistof, waarbij warmte wordt opgewekt door turbulentie en wrijving. Als hier niets aan gedaan wordt, kan dit leiden tot verhoogde temperaturen, waardoor gevoelige biologische monsters zoals proteïnen, enzymen en nucleïnezuren aangetast kunnen worden. Om dit te voorkomen is temperatuurregeling tijdens sonicatie van cruciaal belang.
Een van de eenvoudigste en meest effectieve manieren om oververhitting te voorkomen is om uw monsters tijdens het sonicatieproces in ijs te houden. Dit helpt bij het handhaven van een stabiele, lage temperatuur en beschermt uw monster tegen thermische degradatie.
Alle Hielscher digitale sonicators beschikken over temperatuurbewaking. Een insteekbare temperatuursensor meet continu de temperatuur in het monster. Afhankelijk van de ingestelde temperatuurlimiet in het programma, pauzeert de sonicator automatisch wanneer de bovenste temperatuurlimiet wordt bereikt en gaat verder met soniceren zodra de onderste limiet van de ingestelde temperatuurdelta wordt bereikt.
Bovendien kun je:- Plaats de monsterbuis op ijs voordat het sonicatieproces begint.
- Pauzeer de sonicatie regelmatig om afkoeling mogelijk te maken als langere sessies nodig zijn.
- Bewaar het monster op ijs na de sonatie om het verder te stabiliseren.
Dit is vooral belangrijk voor eiwitmonsters, omdat eiwitten bij hoge temperaturen snel kunnen denatureren. Door uw monsters koud te bewaren, behoudt u hun functionele integriteit voor downstreamtoepassingen, zoals Western blotting, enzymtests of massaspectrometrie.
- De juiste Sonotrode-grootte voor uw monster
Het kiezen van de juiste grootte van de sonotrode voor sonicatie van monsters in de biowetenschappen en microbiologie is cruciaal voor het garanderen van een optimale energieoverdracht en een effectieve verstoring van cellen of biomoleculen. Een sonotrode met de juiste afmetingen zorgt voor efficiënte cavitatie, wat essentieel is voor het afbreken van celwanden, het lyseren van cellen en het homogeniseren van monsters. Als de sonotrode te groot of te klein is voor het volume of type monster, kan dit leiden tot ongelijkmatige sonificatie, overmatige verhitting of onvoldoende celdisruptie, waardoor de experimentele resultaten in gevaar kunnen komen. Daarom helpt het kiezen van de juiste grootte van de sonotrode om de integriteit van het monster te behouden en zorgt het voor reproduceerbaarheid in experimenten.
- Juiste sondediepte: Voorkom schuimvorming en uniforme blootstelling
De plaatsing van de sonde is een kritieke maar vaak over het hoofd geziene factor bij sonicatie. De juiste diepte van de probe zorgt voor een efficiënte energieoverdracht en het mengen van het monster. Als de sonde te ondiep is, kan er overmatige schuimvorming optreden, waardoor luchtbellen kunnen blijven hangen en de effectiviteit van sonicatie afneemt. Als de probe te diep zit, is er mogelijk geen adequate circulatie, wat leidt tot ongelijkmatige sonificatie van het monster.
De ideale sondediepte ligt meestal tussen 1/4 en 1/3 van de hoogte van de vloeistof in de buis of container. Experimenteer met verschillende diepten om de optimale positie te vinden die de energieoverdracht maximaliseert zonder schuimvorming te veroorzaken.
Bij grote monstercontainers kan het nuttig zijn om de sonotrode langzaam door het monster te bewegen voor een gelijkmatige sonicatie van het hele monster.
Als u de multi-sample sonicator modellen CupHorn of UIP400MTP gebruikt, vult u de cuphorn zoals beschreven in de handleiding. - Optimaliseer het sonificatieproces: Afstemmen op uw monster
De sleutel tot succesvolle sonicatie met een sonde is optimalisatie. Omdat verschillende monsters, waaronder cellen, weefsels en chemicaliën, verschillend reageren op ultrasone energie, is het belangrijk om het proces aan te passen aan uw specifieke behoeften. Factoren waarmee rekening moet worden gehouden tijdens de optimalisatie zijn onder andere
Monstervolume: Voor grotere volumes kunnen langere sonificatietijden of hogere amplitudes nodig zijn.
Viscositeit van het monster: Voor viskeuze monsters kan een intensievere sonicatie nodig zijn om voldoende verstoring te bereiken.
Gewenst resultaat: Als je taai weefsel lyseert, kan een intensiever sonicatieregime nodig zijn, terwijl kortere sonicatie kan volstaan voor het afschuiven van DNA.
Door de parameters systematisch te testen en te verfijnen – zoals amplitude, duur en diepte van de sonde kunt u het sonicatieproces optimaliseren voor uw unieke monster.
Vind de juiste Sonicator voor uw taak op het gebied van monstervoorbereiding
Hielscher Ultrasonics biedt een compleet assortiment sonicators voor uw taak op het gebied van monstervoorbereiding. Vertel ons belangrijke factoren zoals het type monster, het volume en de specifieke toepassing waaraan u werkt. Ons team van experts zal u graag adviseren over de meest geschikte ultrasone homogenisator voor uw onderzoeksexperimenten.
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone apparaten op laboratoriumformaat:
Aanbevolen apparaten | Batchvolume | Debiet |
---|---|---|
UIP400MTP sonificator voor 96-wells platen | multi-well/microtiterplaten | n.v.t. |
Ultrasone kopHoorn | CupHorn voor flesjes of bekerglas | n.v.t. |
GDmini2 | ultrasone microstroomreactor | n.v.t. |
VialTweeter | 0.5 tot 1.5mL | n.v.t. |
UP100H | 1 tot 500 ml | 10 tot 200 ml/min |
UP200Ht, UP200St | 10 tot 1000 ml | 20 tot 200 ml/min |
UP400St | 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml/min |
Ultrasone zeefschudder | n.v.t. | n.v.t. |
Hielscher Ultrasonics is een ISO-gecertificeerd bedrijf en legt speciale nadruk op hoogwaardige ultrasone apparaten met state-of-the-art technologie en gebruiksvriendelijkheid. Uiteraard zijn de Hielscher ultrasoonapparaten CE-conform en voldoen ze aan de eisen van UL, CSA en RoHs.

Hielscher Ultrasonics levert krachtige contactloze sonicators voor monstervoorbereiding en klinische analyse. De Multi-well platen sonicator UIP400MTP, de VialTweeter, de BekerHoorn en de GDmini2 flowsonator de monsters verwerken zonder ze aan te raken.
- hoog rendement
- ultramoderne technologie
- betrouwbaarheid & robuustheid
- instelbare, nauwkeurige procesregeling
- batch & inline
- voor elk volume
- intelligente software
- slimme functies (bijv. programmeerbaar, dataprotocollering, afstandsbediening)
- eenvoudig en veilig te bedienen
- gering onderhoud
- CIP (clean-in-place)

VialTweeter sonicator voor gelijktijdige sonicatie van 10 monsters, bijv. om cellen te verstoren, eiwitten te extraheren en DNA af te schuiven
Literatuur / Referenties
- 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.
- 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
- Giricz Z., Varga Z.V., Koncsos G., Nagy C.T., Görbe A., Mentzer R.M. Jr, Gottlieb R.A., Ferdinandy P. (2017): Autophagosome formation is required for cardioprotection by chloramphenicol. Life Science Oct 2017. 11-16.
- Hemida, Yasmine (2016): Effect of Rapamycin as an Inhibitor of the mTOR Cell Cycle Entry Complex on the Selective Lysis of Human Leukemia Cells Lines in Vitro Using 20 kHz Pulsed Low-Frequency Ultrasound. Honors Capstone Projects – All. 942, 2016.
- 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.
veelgestelde vragen
Wat is het doel van Sonicatie?
Het doel van sonicatie is om geluidsgolven te gebruiken, meestal in het ultrasone bereik, om deeltjes in een monster te bewegen, waardoor processen als celdisruptie, homogenisatie en de afbraak van moleculaire structuren mogelijk worden. Het wordt vaak gebruikt in biologische, chemische en materiaalkundige toepassingen om het mengen te verbeteren, reacties te bevorderen of cellulaire inhoud vrij te maken.
Wat is de Sonicatietechniek?
Bij de sonicatietechniek worden intense ultrasone geluidsgolven gebruikt (meestal met frequenties tussen 20 – 30 kHz) om snelle trillingen in een vloeibaar medium op te wekken. Deze trillingen veroorzaken de vorming en het uiteenvallen van microscopische belletjes, een proces dat bekend staat als akoestische cavitatie. Deze cavitatie creëert een plaatselijke hoge druk en temperatuur die cellen kan verstoren, deeltjes kan verspreiden of chemische reacties kan vergemakkelijken. De sonificatietechniek wordt veel gebruikt in laboratoria voor toepassingen zoals cellyse, extractie, DNA-afschuiving, homogenisatie en nanodeeltjes synthese.
Hoe bereid je een monster voor op Sonicatie?
Om een monster voor te bereiden voor sonicatie wordt het monstermateriaal (meestal vloeistof of vaste stof in suspensie) in een geschikte container geplaatst, vaak een glazen kolf, plastic buis of een plaat met meerdere putjes, met voldoende volume om de ultrasone trillingen op te vangen en morsen te voorkomen. Indien nodig wordt het monster verdund met een buffer of oplosmiddel om de gewenste concentratie te behouden en oververhitting tijdens sonicatie te voorkomen. Voor warmtegevoelige monsters wordt de container vervolgens gedeeltelijk ondergedompeld in een ijsbad of koelmantel om de warmte die door de ultrasone golven wordt gegenereerd af te voeren. De sonde van de sonicator wordt goed gepositioneerd om een efficiënte energieoverdracht te garanderen. De parameters zoals amplitude, tijd en pulsmodus worden ingesteld op basis van de specifieke vereisten van het experiment.
Breekt Sonicatie DNA?
Ja, sonicatie kan DNA breken. De hoogenergetische ultrasone golven die tijdens sonicatie worden gegenereerd, kunnen DNA-moleculen afschuiven door gelokaliseerde gebieden van hoge druk en hitte te creëren, wat leidt tot mechanische spanning op de DNA-strengen. Dit resulteert in fragmentatie van het DNA in kleinere stukjes. De mate van DNA-breuk hangt af van de duur en intensiteit van de sonicatie. In sommige experimenten, zoals bij chromatine-immunoprecipitatie (ChIP) of next-generation sequencing (NGS) bibliotheekpreparatie, wordt sonicatie gebruikt als betrouwbare techniek voor het gecontroleerd afschuiven van DNA.

Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren van lab naar industrieel formaat.