Sonikacja do lizy: Rozbicie komórek i ekstrakcja

Dezintegracja lub liza komórek jest częstym elementem codziennego przygotowywania próbek w laboratoriach biotechnologicznych. Celem lizy jest przerwanie części ściany komórkowej lub całej komórki w celu uwolnienia cząsteczek biologicznych. Homogenizatory ultradźwiękowe są szeroko stosowane do skutecznej lizy komórek. Główną zaletą zaawansowanych ultradźwięków jest precyzyjna kontrola parametrów procesu, takich jak intensywność i temperatura, co pozwala na delikatne, ale wysoce wydajne rozbicie i ekstrakcję komórek.

Liza komórek przy użyciu ultradźwięków

Ultradźwiękowce typu sonda, takie jak UP200St, są niezawodnymi homogenizatorami tkanek i są szeroko stosowane do przygotowywania próbek w genetyce, np. do wspomaganej sonikacją transformacji Agrobacterium-Mediated Transformation (SAAT).Ultradźwiękowa liza i ekstrakcja komórek to metoda stosowana do rozbijania otwartych komórek i ekstrakcji zawartości za pomocą fal dźwiękowych o wysokiej częstotliwości, tj. ultradźwięków. Sonikacja jest techniką lizy, która jest szeroko stosowana jako uznana i niezawodna metoda rozbijania komórek i ekstrakcji materiału wewnątrzkomórkowego. Liza ultradźwiękowa jest niezawodną techniką przygotowania lizatu zawierającego np. plazmid, testy receptorowe, białka, DNA, RNA itp. Ponieważ intensywność ultradźwięków można wyrównać, dostosowując parametry procesu, optymalną intensywność sonikacji od bardzo miękkiej do intensywnej można ustawić indywidualnie dla każdej substancji i medium, aby spełnić określone wymagania aplikacji. Kolejne etapy lizy to frakcjonowanie, izolacja organelli i/lub ekstrakcja i oczyszczanie białek. Wyekstrahowany materiał (= lizat) musi zostać oddzielony i podlega dalszym badaniom lub zastosowaniom, np. w badaniach proteomicznych.

Laboratoryjne dysmembratory ultradźwiękowe UP100H i UP400St do przygotowania próbek (homogenizacja, liza, ekstrakcja).

Homogenizatory ultradźwiękowe UP100H (100 W) i UP400St (400 watów) do przygotowania próbek, takich jak liza i ekstrakcja.

Zapytanie o informacje




Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.


W porównaniu z innymi metodami lizy i ekstrakcji komórek, ultradźwiękowa liza komórek ma kilka zalet:

  1. Prędkość: Ultradźwiękowa liza i ekstrakcja komórek jest szybką metodą, która może rozbić otwarte komórki w ciągu kilku sekund. Jest to znacznie szybsze niż inne metody, takie jak homogenizacja, zamrażanie-rozmrażanie lub mielenie kulek.
  2. Wydajność: Ultradźwiękowa liza i ekstrakcja komórek może być stosowana do obróbki małych, dużych lub wielu próbek jednocześnie, co czyni ją bardziej wydajną niż inne metody, które wymagają indywidualnego przetwarzania małych próbek.
  3. Bez chemii: Ultradźwiękowa liza i ekstrakcja komórek to nieinwazyjna metoda, która nie wymaga stosowania ostrych środków chemicznych ani enzymów. Dzięki temu idealnie nadaje się do zastosowań, w których konieczne jest zachowanie integralności zawartości komórek. Można uniknąć niepożądanego zanieczyszczenia próbek.
  4. Wysoka wydajność: Ultradźwiękowa liza i ekstrakcja komórek pozwala uzyskać wysoką wydajność zawartości komórkowej, w tym DNA, RNA i białek. Dzieje się tak, ponieważ fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości rozbijają ściany komórek i uwalniają ich zawartość do otaczającego roztworu.
  5. Kontrola temperatury: Zaawansowane ultradźwięki pozwalają na precyzyjną kontrolę temperatury próbki. Sonikatory cyfrowe Hielscher są wyposażone w podłączany czujnik temperatury i oprogramowanie do monitorowania temperatury.
  6. Reprodukcja: Protokoły ultradźwiękowej lizy komórek można łatwo odtworzyć, a nawet dopasować do różnych większych lub mniejszych objętości próbek poprzez proste liniowe skalowanie.
  7. Wszechstronny: Ultradźwiękowa liza i ekstrakcja komórek może być stosowana do ekstrakcji szerokiego zakresu typów komórek, w tym bakterii, drożdży, grzybów, komórek roślinnych i ssaków. Można ją również stosować do ekstrakcji różnych typów cząsteczek, w tym białek, DNA, RNA i lipidów.
  8. Jednoczesne przygotowanie wielu próbek: Firma Hielscher Ultrasonics oferuje kilka rozwiązań umożliwiających wygodne przetwarzanie wielu próbek w dokładnie takich samych warunkach procesowych. Dzięki temu etap przygotowania próbki do lizy i ekstrakcji jest bardzo wydajny i oszczędza czas.
  9. Łatwy w użyciu: Ultradźwiękowy sprzęt do lizy i ekstrakcji komórek jest łatwy w obsłudze i wymaga minimalnego szkolenia. Sprzęt jest również ekonomiczny, ponieważ jest to pojedyncza inwestycja bez wymogu ponownego zakupu urządzeń jednorazowych. To czyni go atrakcyjnym dla szerokiego grona badaczy i laboratoriów.

Ogólnie rzecz biorąc, ultradźwiękowa liza i ekstrakcja komórek jest szybką, wydajną, precyzyjnie kontrolowaną i wszechstronną metodą ekstrakcji zawartości komórkowej. Jej zalety w stosunku do metod alternatywnych sprawiają, że jest ona atrakcyjnym wyborem dla szerokiego zakresu zastosowań badawczych i przemysłowych.

Zasada działania ultradźwiękowej lizy komórek

Ultradźwiękowa liza i ekstrakcja komórek wykorzystuje fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości do rozbijania komórek i ekstrakcji ich zawartości. Fale dźwiękowe powodują zmiany ciśnienia w otaczającej cieczy, powodując powstawanie i zapadanie się małych pęcherzyków w procesie znanym jako kawitacja. Pęcherzyki te generują zlokalizowane, bardzo intensywne siły mechaniczne, które mogą rozbijać otwarte komórki i uwalniać ich zawartość do otaczającego roztworu.

Liza komórek przy użyciu ultradźwiękowca powszechnie obejmuje następujące etapy:

  • Próbka umieszczana jest w probówce lub pojemniku z płynnym buforem.
  • Do próbki wprowadzana jest sonda ultradźwiękowa i aplikowane są fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości ok. 20-30 kHz.
  • Fale ultradźwiękowe powodują oscylację i kawitację w otaczającym płynie, generując zlokalizowane siły, które rozbijają otwarte komórki i uwalniają ich zawartość.
  • Próbka jest odwirowywana lub filtrowana w celu usunięcia wszelkich pozostałości komórkowych, a wyekstrahowana zawartość jest zbierana do dalszej analizy.
Ekstrakcja ultradźwiękowa działa poprzez zaburzenie struktur komórkowych i promowanie transferu masy.

Silne fale ultradźwiękowe rozbijają macierz komórkową struktur biologicznych i uwalniają związki bioaktywne. Następuje intensyfikacja transferu masy pomiędzy materiałem roślinnym a rozpuszczalnikiem (np. buforem). (grafika: ©Vilkhu et al., 2006)

Ten klip wideo przedstawia homogenizator ultradźwiękowy UP100H firmy Hielscher, ultradźwiękowiec szeroko stosowany do przygotowania próbek w laboratoriach.

Homogenizator ultradźwiękowy UP100H

Miniatura wideo

Wady popularnych metod lizy

Podczas pracy w laboratoriach mogliście już doświadczyć kłopotów związanych z lizą komórek przy użyciu tradycyjnych protokołów lizy mechanicznej lub chemicznej.

  • Liza mechaniczna: Mechaniczne metody lizy, takie jak mielenie w moździerzu i tłuczku lub homogenizacja przy użyciu prasy francuskiej, młynka perełkowego lub systemu rotor-stator, często nie mają możliwości precyzyjnej kontroli i regulacji. Oznacza to, że stosowanie mielenia i rozdrabniania może szybko generować ciepło i siły ścinające, które mogą uszkadzać próbkę i denaturować białka. Mogą być również czasochłonne i wymagać dużych ilości materiału wyjściowego.
  • Liza chemiczna: Chemiczne metody lizy, takie jak liza na bazie detergentów, mogą uszkodzić próbkę poprzez przerwanie warstwy lipidowej i denaturację białek. Wymagają one również przeprowadzenia wielu etapów i mogą pozostawiać resztki zanieczyszczeń, które zakłócają działanie dalszych aplikacji. Dodatkowym wyzwaniem jest znalezienie optymalnej dawki detergentu.
  • Cykle zamrażania i rozmrażania: Cykle zamrażania i rozmrażania mogą spowodować pęknięcie błon komórkowych, ale powtarzające się cykle mogą również spowodować denaturację i degradację białek. Metoda ta może również wymagać wielu cykli, co może być czasochłonne i często skutkuje niższą wydajnością.
  • Liza enzymatyczna: Enzymatyczne metody lizy mogą być specyficzne dla określonych typów komórek i wymagają wielu etapów, co czyni je czasochłonnymi. Generują one również odpady i wymagają starannej optymalizacji w celu uniknięcia degradacji próbki. Zestawy do lizy enzymatycznej są często drogie. Jeśli obecna procedura lizy enzymatycznej daje niewystarczające wyniki, można zastosować sonikację jako metodę synergiczną w celu zintensyfikowania procesu rozbijania komórek.

W przeciwieństwie do konwencjonalnych mechanicznych i chemicznych metod lizy komórek, sonikacja jest bardzo wydajnym i niezawodnym narzędziem do dezintegracji komórek, które pozwala na pełną kontrolę parametrów sonikacji. Zapewnia to wysoką selektywność w zakresie uwalniania materiałów i czystości produktu. [por. Balasundaram et al., 2009].
Jest on odpowiedni dla wszystkich typów komórek i łatwy do zastosowania w małej i dużej skali. – zawsze w kontrolowanych warunkach. Homogenizatory ultradźwiękowe są łatwe do czyszczenia. Homogenizator ultradźwiękowy zawsze posiada funkcję clean-in-place (CIP) i sterilize-in-place (SIP). Sonotroda składa się z masywnej tytanowej tuby, którą można przecierać lub płukać w wodzie lub rozpuszczalniku (w zależności od medium roboczego). Konserwacja ultradźwiękowców jest ze względu na ich solidność prawie pomijalna.

 

Ten samouczek wyjaśnia, jaki typ sonikatora jest najlepszy do zadań związanych z przygotowywaniem próbek, takich jak liza, rozbijanie komórek, izolacja białek, fragmentacja DNA i RNA w laboratoriach, analiza i badania. Wybierz idealny typ sonikatora do swojego zastosowania, objętości próbki, liczby próbek i przepustowości. Hielscher Ultrasonics ma idealny homogenizator ultradźwiękowy dla Ciebie!

Jak znaleźć idealny sonikator do rozbijania komórek i ekstrakcji białek w nauce i analizie?

Miniatura wideo

 

Analiza ultradźwiękowa i zaburzenia komórkowe

Ogólnie rzecz biorąc, liza próbek w laboratorium trwa od 15 sekund do 2 minut. Ponieważ intensywność sonikacji jest bardzo łatwa do dostosowania poprzez ustawienie amplitudy czasu sonikacji, a także przez dobór odpowiedniego sprzętu, możliwe jest bardzo delikatne lub bardzo gwałtowne rozerwanie błon komórkowych, w zależności od struktury komórki i celu lizy ( np. ekstrakcja DNA wymaga delikatniej sonikacji, pełna ekstrakcja białek bakterii wymaga intensywniejszej obróbki ultradźwiękowej). Temperatura podczas procesu może być monitorowana przez zintegrowany czujnik temperatury i może być łatwo kontrolowana przez chłodzenie (kąpiel lodowa lub komory przepływu z płaszczem chłodzącym) lub przez sonikację w trybie pulsacyjnym. Podczas sonikacji w trybie impulsowym, krótkie serie cykli sonikacji trwające 1-15 sekund pozwalają na rozpraszanie ciepła i chłodzenie podczas dłuższych okresów przerywanych.
Wszystkie procesy ultradźwiękowe napędzane są całkowicie powtarzalne i liniowo skalowalne.

Zapytanie o informacje




Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.


VialTweeter to ultradźwiękowy MultiSample Ultraonicator, który pozwala na niezawodną homogenizację próbek w sterylnych warunkach.

The VialTweeter to ultradźwiękowy homogenizator do jednoczesnego, jednolitego i szybkiego, sterylnego przygotowania wielu próbek.

Homogenizatory ultradźwiękowe do lizy i ekstrakcji komórek

Różne typy urządzeń ultradźwiękowych pozwalają na dopasowanie do celu przygotowania próbki oraz zapewnienie łatwości i komfortu obsługi. Ultradźwięki sondowe to najczęściej spotykane urządzenia w laboratorium. Są one najbardziej odpowiednie do przygotowania małych i średnich próbek o objętości od 0,1mL do 1000mL. Różne wielkości mocy i sonotrody pozwalają na dostosowanie ultradźwiękowca do objętości próbki i naczynia dla uzyskania najbardziej efektywnych i skutecznych wyników sonikowania. Urządzenie z sondą ultradźwiękową jest najlepszym wyborem w przypadku konieczności przygotowania pojedynczych próbek.

W przypadku konieczności przygotowania większej ilości próbek, np. 8-10 fiolek z roztworem komórkowym, najbardziej odpowiednią metodą homogenizacji dla efektywnej lizy jest intensywna sonikacja pośrednia za pomocą systemów ultradźwiękowych, takich jak VialTweeter lub ultradźwiękowy cuphorn. Kilka fiolek jest sonikowanych w tym samym czasie, z tą samą intensywnością. Oszczędza to nie tylko czas, ale zapewnia również takie samo traktowanie wszystkich próbek, co sprawia, że wyniki między próbkami są wiarygodne i porównywalne. Ponadto, podczas sonikacji pośredniej unika się zanieczyszczenia krzyżowego poprzez zanurzenie sondy ultradźwiękowej (znanej również jako sonda ultradźwiękowa, róg, końcówka lub palec). Ponieważ stosowane są fiolki dopasowane indywidualnie do wielkości próbki, nie ma potrzeby czasochłonnego czyszczenia i utraty próbki w wyniku dekantacji naczyń. Do jednolitej sonikacji płytek wielokomorowych lub mikrotitrowych Hielscher oferuje UIP400MTP.
W przypadku większych objętości, np do komercyjnej produkcji ekstraktów komórkowych systemów ciągłych ultradźwiękowe z reaktora komórek przepływu są najbardziej odpowiednie. Ciągły i równomierny przepływ obrabianego materiału zapewnia równomierne ultradźwięków. Wszystkie parametry ultradźwiękowego procesu rozdrabniania może zostać zoptymalizowana i dostosowane do wymagań danego zastosowania i konkretnego materiału komórkowego.
 
 
Przykładowa procedura ultradźwiękowy lizowania komórek bakteryjnych:

  • Wytwarzanie zawiesiny komórek: Komórki granulki muszą być całkowicie zawieszony w roztworze buforowym przez homogenizację (wybierz buforu zgodny z niniejszej analizy, na przykład specyficzne metody chromatografii). Dodać lizozymy i / lub inne dodatki, w razie potrzeby (muszą być zgodne ze środkami rozdzielania / oczyszczania). Mieszać / homogenizować ostrożnie roztwór w łagodnych ultradźwiękami aż do całkowitego zawiesiny.
  • Ultradźwiękowy lizy: Próbkę umieszcza się w łaźni z lodem. Do rozbicia komórek, sonicate zawiesinę w temperaturze 60-90 drugich seriach (z wykorzystaniem trybu impulsowego ultrasonicator'S).
  • (, Na przykład 10 minut przy 10000 x g, w 4degC) oddzielenie Lizat wirowano. Oddzielenie supernatantu od osadu komórek ostrożnie. Supernatant całkowity lizat komórkowy. Po przesączeniu supernatantu, można otrzymać klarownego płynu z rozpuszczalnego białka komórkowego.

 

Film przedstawia ultradźwiękowy system przygotowania próbek UIP400MTP, który pozwala na niezawodne przygotowanie próbek z dowolnych standardowych płytek wielodołkowych przy użyciu ultradźwięków o wysokiej intensywności. Typowe zastosowania UIP400MTP obejmują lizę komórek, ścinanie DNA, RNA i chromatyny, a także ekstrakcję białek.

Ultrasonikator UIP400MTP do sonikacji płytek wieloigłowych

Miniatura wideo

 
Najczęstsze aplikacje dla ultrasonicators w biologii i biotechnologii są:

  • Wytwarzanie ekstraktu komórkowego
  • Zakłócenie działania drożdży, bakterii, komórek roślinnych, miękkich lub twardych tkanek komórkowych, materiału nukleinowego
  • ekstrakcja białka
  • Wytwarzanie i wydzielanie enzymów
  • Produkcja antygenów
  • Ekstrakcja DNA i / lub celowe rozdrobnienie
  • przygotowanie liposomów
Rozbijanie, liza i ekstrakcja komórek za pomocą ultradźwięków jest skuteczną metodą przygotowania próbek w laboratoriach.

Rozbijanie komórek za pomocą ultradźwięków sondowych jest efektywną metodą przygotowania próbek.

Poniższa tabela zawiera przegląd naszych ultradźwiękowych urządzeń do rozbijania i ekstrakcji komórek. Kliknij na typ urządzenia, aby uzyskać więcej informacji na temat każdego ultradźwiękowego homogenizatora. Nasz dobrze wyszkolony i posiadający wieloletnie doświadczenie personel techniczny chętnie pomoże Ci wybrać najbardziej odpowiedni ultradźwiękowy homogenizator dla Twoich próbek!
 

Wielkość partii natężenie przepływu Polecane urządzenia
do 10 fiolek lub probówek b.d. VialTweeter
płytki wielokrotnego użytku / mikrotitery b.d. UIP400MTP
wiele rur / naczyń b.d. Kuponik
1 do 500mL 10-200mL/min UP100H
10 do 1000mL 20 do 200mL/min UP200Ht, UP200St
10 do 2000mL 20-400mL/min UP400St

Kontakt / Poproś o więcej informacji

Porozmawiaj z nami o swoim procesie lizy i ekstrakcji komórek. Polecimy Ci najbardziej odpowiedni ultradźwiękowiec i parametry przetwarzania do rozbijania komórek.





Proszę zwrócić uwagę na nasze Polityka prywatności.


 

Do oceny i optymalizacji aplikacji klientów firma Hielscher Ultrasonics oferuje w pełni wyposażone laboratorium procesów ultradźwiękowych. Skontaktuj się z nami, aby uzyskać więcej informacji!
Ten film pokazuje ultradźwiękowy homogenizator UP100H o mocy 100 W do ekstrakcji składników botanicznych.

Ultradźwiękowa ekstrakcja związków bioaktywnych

Miniatura wideo



Różnorodne aplikacje oddziałów ultrasonograficznych w sektorach biotechnologii, bioinżynierii, mikrobiologii, biologii molekularnej, biochemii, immunologii, bakteriologii, wirusologii, proteomiki, genetyki, fizjologii, biologii komórkowej, hematologicznych i botaniki.

Liza: Rozbijanie struktur komórkowych

Komórki są chronione przez membranę półprzepuszczalną osoczu, który polega na dwuwarstwie fosfo-lipidów (także białka dwuwarstwy lipidowej; utworzonej przez hydrofobowych tłuszczów i hydrofilowych cząsteczek fosforu z wbudowanymi cząsteczkami białka) i tworzy barierę między wnętrza komórek (cytoplazmy) i środowisko zewnątrzkomórkowej. komórki roślinne i komórki prokariotyczne są otoczone ścianą komórkową. Ze względu na wiele warstw, grubość ścianek komórek celulozy, komórki roślinne są trudniejsze niż do lizy komórek zwierzęcych. We wnętrzu komórek, takich jak organelle, jądro, mitochondrium, stabilizuje cytoszkieletu.
Przez lizę komórek, to jest skierowane na wyodrębnianie i oddzielenie organelli, białka, DNA, mRNA, lub innych cząsteczek biologicznych.

Konwencjonalne metody lizy komórek i ich wady

Istnieje kilka sposobów lizat komórek, które można podzielić na metody mechaniczne i chemiczne, które obejmują wykorzystanie detergenty lub rozpuszczalniki, do stosowania wysokich ciśnień lub zastosowanie młynie kulowym lub prasy francuskiej. Najbardziej problematyczne Wadą tych metod jest trudna kontrola i regulacja parametrów procesu i tym samym wpływ.
Poniższa tabela przedstawia główne wady powszechnie stosowanych metod lizy:

W tabeli wymieniono konwencjonalne metody rozbijania i lizy komórek oraz przedstawiono główne wady każdej z nich.

Tabela: Konwencjonalne metody lizy komórek mają poważne wady

 

Procedura lizy

Lizy jest czułym procesem. Podczas rozpadu ochronę błony komórkowej zniszczone, jednak inaktywacja, denaturacja i degradacja białek wyekstrahowanych przez niefizjologiczną środowiska (odchylenie od wartości pH), muszą być zabezpieczone. Zatem na ogół lizy przeprowadza się w roztworze buforowym. Największe trudności wynikają z niekontrolowanego rozerwania komórek otrzymanego w nieukierunkowanej uwolnienia wszystkich wewnątrzkomórkowych materiału i / lub denaturacji docelowego produktu.

Literatura / Referencje

Chętnie porozmawiamy o Państwa procesie.

Skontaktujmy się.