Opanowanie zadań laboratoryjnych za pomocą homogenizatora ultradźwiękowego
Sonikatory są niezbędnymi narzędziami laboratoryjnymi wykorzystywanymi w szerokim zakresie zastosowań, takich jak homogenizacja i mieszanie, ekstrakcja, dyspergowanie, emulgowanie, rozpuszczanie, rozbijanie komórek, fragmentacja DNA i reakcje sonochemiczne. Zazwyczaj sonikatory sondowe są wykorzystywane do wykonywania tych typowych zadań w codziennej pracy laboratoryjnej. W przypadku próbek laboratoryjnych, gdzie zanieczyszczenie krzyżowe lub utrata próbki są czynnikami ograniczającymi, sonikatory bezkontaktowe Hielscher są rozwiązaniem do ultradźwiękowego przygotowania próbek.
Sonikatory sondowe i sonikatory bezkontaktowe
Sonikator stosuje intensywne fale ultradźwiękowe – skupiony na końcówce sonotrody lub sondy – do medium. Zastosowanie otwartego lub zamkniętego naczynia pozwala na prostą, ale niezawodną obróbkę ultradźwiękową ciekłych mediów. Montaż sonotrody do komory przepływowej pozwala na ciągłą sonikację strumienia cieczy. Taka konfiguracja przepływowa jest wyrafinowanym sposobem ultradźwiękowego przetwarzania większych objętości lub lepkich cieczy i past.
Korzystając z bezdotykowych sonikatorów, takich jak VialTweeter, Multi-well Plate Sonicator UIP400MTP, CupHorn i reaktora przepływowego GDmini2, próbki mogą być przetwarzane w warunkach bezdotykowych / bezdotykowych – unikając zanieczyszczenia krzyżowego i utraty próbki. Kolejną zaletą sonikatorów bezkontaktowych Hielscher jest wysoka wydajność w przygotowywaniu próbek.
Sonikacja to czynność polegająca na zastosowaniu ultradźwięków mocy za pomocą sondy ultradźwiękowej do mieszania i manipulowania cząstkami w próbce. Ultradźwięki są szeroko stosowane w badaniach akademickich, laboratoriach analitycznych i kryminalistycznych, placówkach klinicznych i zakładach produkcyjnych, gdzie sonikacja jest stosowana do homogenizacji i mieszania zawiesin ciecz-ciecz lub ciecz-ciało stałe, do ekstrakcji substancji bioaktywnych i związków komórkowych, do rozpadu komórek, bakterii i tkanek, do rozpuszczania proszków, do usuwania biofilmów lub do inicjowania reakcji chemicznych.
Ponieważ obszar zastosowań sonikatorów jest tak szeroki, sonikatory są często określane w odniesieniu do ich konkretnego zadania. Dlatego ultradźwięki można znaleźć pod różnymi terminami, takimi jak:
- Homogenizator ultradźwiękowy:
Homogenizatory ultradźwiękowe służą do mieszania i łączenia dwóch lub więcej faz w jednolitą zawiesinę. Jako potężna alternatywa dla homogenizatorów wysokociśnieniowych, mieszalników łopatkowych i mikrofluidyzatorów, sonikatory typu sondowego wyróżniają się wyjątkową zdolnością do wytwarzania nano-dyspersji i nano-emulsji. - Dyspergator ultradźwiękowy:
Dyspergatory ultradźwiękowe wykorzystują fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości do rozbijania cząstek na mniejsze rozmiary i równomiernego rozprowadzania ich w cieczy. Proces ten jest szczególnie przydatny do tworzenia stabilnych zawiesin cząstek stałych w cieczach, takich jak dyspergowanie pigmentów w tuszach lub cząstek w zawiesinach. - Emulgator ultradźwiękowy:
Emulgatory ultradźwiękowe wykorzystują fale ultradźwiękowe do tworzenia drobnych emulsji poprzez mieszanie dwóch niemieszających się cieczy, takich jak olej i woda. Fale dźwiękowe o wysokiej intensywności generują pęcherzyki kawitacyjne, które implodują, tworząc intensywne siły ścinające, które rozbijają kropelki na emulsje wielkości nano, czyniąc je stabilnymi i jednolitymi. - Ultradźwiękowa kruszarka ogniwowa:
Urządzenia te, znane również jako ultradźwiękowe niszczyciele komórek lub lizatory, wykorzystują energię ultradźwiękową do rozbijania błon komórkowych i uwalniania zawartości wewnątrzkomórkowej. Proces ten jest niezbędny w zastosowaniach biologicznych i biochemicznych do ekstrakcji białek, DNA i innych składników komórkowych. - Ekstraktor ultradźwiękowy:
Ekstraktory ultradźwiękowe stosują fale ultradźwiękowe do zakłócania materiału roślinnego, zwiększając ekstrakcję związków bioaktywnych, takich jak olejki eteryczne, flawonoidy lub inne fitochemikalia. Efekt kawitacji poprawia penetrację rozpuszczalnika i przenoszenie masy, co skutkuje bardziej wydajną ekstrakcją. - Rozpuszczalnik ultradźwiękowy:
Rozpuszczalniki ultradźwiękowe wykorzystują energię ultradźwiękową do szybkiego i skutecznego rozpuszczania ciał stałych w cieczach. Jest to przydatne do przygotowywania roztworów lub zawiesin, w których substancja rozpuszczona musi być równomiernie i szybko rozproszona, na przykład w farmaceutykach lub preparatach chemicznych. - Mikser ultradźwiękowy:
Mieszalniki ultradźwiękowe wykorzystują fale ultradźwiękowe o wysokiej intensywności do mieszania cieczy i zawiesin, zapewniając jednolity skład. Ten proces mieszania może obsługiwać szeroki zakres lepkości i jest szczególnie skuteczny w homogenizacji produktów, które są trudne do wymieszania konwencjonalnymi metodami, takimi jak pasty cementowe lub przedmieszki o dużej zawartości ciał stałych. - Mieszadło ultradźwiękowe:
Mieszadła ultradźwiękowe wykorzystują energię ultradźwiękową do mieszania lub mieszania cieczy, promując jednolite mieszanie i zapobiegając sedymentacji. Metoda ta jest korzystna w różnych branżach w celu utrzymania spójności roztworów, zawiesin lub dyspersji w czasie.
Sonikacja płytek wielodołkowych i szalek Petriego
Płytki wielodołkowe i szalki Petriego to popularne naczynia laboratoryjne, które znacznie się od siebie różnią. Płytki wielodołkowe, znane również jako mikropłytki lub płytki mikrodołkowe, to płaskie płytki z wieloma dołkami. “studnie” używane jako małe probówki. Są one dostępne w różnych konfiguracjach, zazwyczaj z 6, 12, 24, 48, 96, 384 lub 1536 dołkami, co pozwala na wysokowydajne badania przesiewowe i testy.
Z drugiej strony, szalki Petriego to płytkie, cylindryczne naczynia z pokrywką, zwykle wykonane ze szkła lub tworzywa sztucznego. Zapewniają one płaską powierzchnię do hodowli mikroorganizmów.
Specyficzna konstrukcja obu naczyń na próbki wiąże się z wyzwaniami, gdy sonikacja powinna być stosowana jako etap przetwarzania. Dzięki sonikatorowi płytkowemu UIP400MTP, Hielscher oferuje potężny sonikator, który może obsługiwać dowolne standardowe płytki wielodołkowe, mikropłytki i szalki Petriego.
Dowiedz się więcej o UIP400MTP jako wydajnym sonikatorze do przygotowywania próbek na 96-dołkowych płytkach i szalkach Petriego!
Poniższa tabela zawiera przegląd naszych sond ultradźwiękowych i bezdotykowych do typowych zastosowań laboratoryjnych:
Polecane urządzenia | Wielkość partii | natężenie przepływu |
---|---|---|
Sonikator do płytek 96-dołkowych UIP400MTP | Płytki wielodołkowe / mikrotitracyjne | b.d. |
Ultradźwiękowy CupHorn | CupHorn do fiolek lub zlewek | b.d. |
GDmini2 | ultradźwiękowy reaktor mikroprzepływowy | b.d. |
VialTweeter | 0.5-1,5 mL | b.d. |
UP100H | 1 do 500mL | 10-200mL/min |
UP200Ht, UP200St | 10 do 1000 ml | 20 do 200 ml/min |
UP400St | 10 do 2000mL | 20-400mL/min |
UIP500hdT | 100 do 5000 ml | 0.1 do 4 l/min |
Ultradźwiękowy wytrząsacz sitowy | b.d. | b.d. |
Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!
często zadawane pytania
Jak używać sonikatora laboratoryjnego?
Sonikator laboratoryjny to przyrząd służący do stosowania energii ultradźwiękowej do mieszania cząstek w próbce, często w celu homogenizacji, emulgowania, rozpraszania nanocząstek lub rozbijania komórek. Aby użyć sonikatora laboratoryjnego, należy najpierw przygotować próbkę w odpowiednim pojemniku. Jeśli korzystasz z sonikatora typu sonda, zanurz sondę w próbce, upewniając się, że nie dotyka ona boków ani dna pojemnika. Dostosuj ustawienia sonikatora, takie jak amplituda, częstotliwość impulsów i czas trwania, zgodnie ze specyficznymi wymaganiami aplikacji. W przypadku sonikatora bezkontaktowego należy umieścić pojemnik z próbką w uchwycie zgodnie z instrukcją, tak aby fale ultradźwiękowe były przesyłane w optymalny sposób. Włącz sonikator i monitoruj proces, dostosowując parametry w razie potrzeby, aby osiągnąć pożądany efekt. Zawsze należy nosić odpowiedni sprzęt ochronny, taki jak ochrona uszu.
Jakie są zastosowania sonikatorów w laboratoriach?
Sonikacja ma wiele zastosowań w laboratoriach z różnych dziedzin. Jest powszechnie stosowana do rozbijania i lizy komórek, umożliwiając ekstrakcję składników wewnątrzkomórkowych, takich jak DNA, RNA i białka. Jest również stosowany do przygotowywania emulsji i dyspersji, poprawiając mieszanie niemieszających się cieczy lub dystrybucję nanocząstek w medium. Sonikatory są cenne w syntezie nanocząstek, pomagając w zmniejszaniu wielkości cząstek i zapobieganiu aglomeracji. Dodatkowo, sonikacja jest stosowana do odgazowywania cieczy, usuwania rozpuszczonych gazów, które mogą zakłócać niektóre techniki analityczne.
Jaka jest różnica między sonikatorem z sondą a wanną ultradźwiękową?
Podstawowa różnica między sonikatorem a łaźnią ultradźwiękową polega na ich konstrukcji i zastosowaniu. Sonikator typu sonda wykorzystuje tytanową sondę, która bezpośrednio styka się z próbką, dostarczając intensywną energię ultradźwiękową do zlokalizowanego obszaru. Ta bezpośrednia aplikacja jest idealna dla małych i dużych objętości i zapewnia precyzyjną kontrolę nad procesem sonikacji. W przeciwieństwie do tego, kąpiel ultradźwiękowa przesyła fale ultradźwiękowe przez ciekły ośrodek, w którym umieszczony jest pojemnik z próbką. Ta pośrednia sonikacja jest słaba i niejednolita, dlatego jest powszechnie stosowana do czyszczenia lub odgazowywania.
Pośrednią sonikację w intensywnych i jednolitych warunkach można osiągnąć za pomocą bezkontaktowych sonikatorów, takich jak VialTweeter, Multi-well Plate Sonicator UIP400MTP lub reaktor przepływowy GDmini2. Te sonikatory o dużej mocy i wysokiej przepustowości umożliwiają precyzyjnie kontrolowaną sonikację próbek, dzięki czemu nadają się do badań i diagnostyki.
Jakie są zastosowania sonikacji w HPLC?
W wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC) sonikacja umożliwia modyfikację i funkcjonalizację nanocząstek, takich jak mikrosfery krzemionkowe lub cyrkonowe. Ultradźwięki są bardzo skuteczną metodą syntezy cząstek krzemionki z powłoką rdzeniową, które są szczególnie przydatne w kolumnach HPLC.
Dodatkowo, sonikacja jest wykorzystywana do przygotowania próbek. Zapewnia ona dokładne wymieszanie i rozpuszczenie analitów i odczynników, co ma kluczowe znaczenie dla uzyskania dokładnych i powtarzalnych wyników chromatograficznych. Sonikacja pomaga w odgazowaniu rozpuszczalników, usuwając rozpuszczone gazy, które mogą tworzyć pęcherzyki i zakłócać przepływ i wykrywanie w systemach HPLC. Dodatkowo, sonikacja jest wykorzystywana do czyszczenia komponentów HPLC, takich jak kolumny i części wtryskiwaczy, zapewniając, że wszelkie zanieczyszczenia lub pozostałości są skutecznie usuwane.
W jaki sposób sonikator jest wykorzystywany w biotechnologii i naukach przyrodniczych?
W biotechnologii i naukach przyrodniczych ultrasonografy są niezbędnym narzędziem do różnych zastosowań. Są one szeroko stosowane do lizy komórek i ekstrakcji materiałów wewnątrzkomórkowych, co jest niezbędne w badaniach biologii molekularnej obejmujących kwasy nukleinowe i białka. Sonikacja jest stosowana w fragmentacji DNA, RNA i chromatyny do sekwencjonowania i innych analiz genetycznych, umożliwiając badanie materiału genetycznego w drobniejszej skali. Ponadto sonikatory są wykorzystywane do przygotowywania liposomów i innych nanocząsteczkowych systemów dostarczania leków, zwiększając skuteczność i ukierunkowanie środków terapeutycznych.
Literatura / Referencje
- 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