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Desintegração ultra-sónica de células

A ultrassonografia é um meio eficaz de desintegração das estruturas celulares. Por conseguinte, os sonicadores são amplamente utilizados em laboratórios para abrir células, extrair moléculas intracelulares, proteínas e organelos para investigação e análise. À escala industrial, a desintegração e a lise ultra-sónicas são utilizadas para isolar moléculas das fábricas de células ou para promover a digestão da biomassa.

O que é a desintegração por ultra-sons?

Sonicador de tipo sonda para desintegração e lise de célulasA desintegração por ultra-sons, também conhecida como homogeneização por ultra-sons, é um processo que utiliza ondas de ultra-sons de alta intensidade e baixa frequência para quebrar as paredes celulares e perturbar as estruturas moleculares num meio líquido. Esta técnica é normalmente utilizada em várias aplicações científicas e industriais para diversos fins:

Perturbação celular: A desintegração ultra-sónica é amplamente utilizada em biologia celular e biologia molecular para romper as membranas celulares, libertando conteúdos celulares como proteínas, ácidos nucleicos e organelos. Isto é útil para a extração de componentes intracelulares para análise ou para a lise de células em processos de microbiologia e biotecnologia.

  • Homogeneização: Ajuda na mistura uniforme de componentes numa amostra, especialmente quando se trata de líquidos imiscíveis ou quando se tenta obter uma mistura consistente de materiais.
  • Extração de proteínas: Em biologia, proteómica e ciências da vida, a análise de proteínas é uma tarefa muito comum. Antes de as proteínas poderem ser analisadas em ensaios, têm de ser extraídas do interior da célula e isoladas. Os sonicadores são o método mais utilizado para a extração de proteínas.
  • Fragmentação do ADN: O ADN e o ARN são tipos distintos de ácidos nucleicos que armazenam e codificam a informação genética nas células. Quando o ADN e o ARN são analisados, as longas cadeias têm por vezes de ser fragmentadas, um processo que pode ser feito de forma fiável e eficiente por sonicação.
  • Preparação da amostra: Na investigação e análise, a preparação de amostras é um procedimento comum antes de várias técnicas analíticas. A desintegração por ultra-sons pode ajudar a dissolver ou dispersar as amostras, o que pode melhorar a precisão e a reprodutibilidade das análises.

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O sonicador do tipo sonda UP200St equipado com o sonotrodo S26d2 é utilizado para sonificar um frasco

Sonicador tipo sonda UP200St para desintegração celular, rompimento e extração de células

Vantagens da desintegração por ultra-sons

Porquê utilizar um sonicador do tipo sonda para a desintegração, rutura celular e extração de moléculas e proteínas intracelulares? Um sonicador ou desmembrador ultrassónico oferece inúmeras vantagens que fazem da sonicação a tecnologia superior quando comparada com outros métodos de desintegração, como a homogeneização a alta pressão, a moagem de bolas ou a microfluidização.

  • Não térmico: A desintegração por ultra-sons é um método não térmico, o que significa que não depende do calor para decompor os materiais. Isto é vantajoso para aplicações em que as temperaturas elevadas poderiam degradar amostras sensíveis ao calor.
  • Preciso e controlado: O processo pode ser controlado com elevada precisão, permitindo uma perturbação específica, mistura ou redução do tamanho das partículas.
  • Rápido e eficiente: A ultrassonografia é geralmente um método rápido e eficiente, o que a torna adequada para aplicações de elevado rendimento.
  • Redução da utilização de produtos químicos: Em muitos casos, a desintegração por ultra-sons pode reduzir a necessidade de produtos químicos agressivos ou solventes orgânicos, o que pode ser amigo do ambiente e reduzir o risco de contaminação química.
  • Sem meios de moagem, sem bicos: As técnicas de desintegração alternativas, como a moagem com bolas/esferas ou os homogeneizadores de alta pressão, têm desvantagens. A moagem com esferas/esferas requer a utilização de meios de moagem (esferas ou pérolas), que devem ser laboriosamente separados e limpos. Os homogeneizadores de alta pressão têm bicos que são propensos a entupir. Em contrapartida, os homogeneizadores ultra-sónicos são fáceis de utilizar, altamente fiáveis e robustos, exigindo muito pouca manutenção.
  • Versatilidade: Pode ser aplicada a uma vasta gama de materiais, incluindo bactérias, células vegetais, tecidos de mamíferos, algas, fungos, etc., o que a torna uma técnica versátil em vários domínios.
    Escalabilidade: A técnica ultra-sónica pode ser ampliada para processos industriais, o que a torna adequada tanto para aplicações laboratoriais como para aplicações de produção em grande escala.

O princípio de funcionamento da desintegração ultra-sónica e da rutura celular

O desmembrador ultrassónico UP200St, um potente sonicador tipo sonda de 200 watts, é utilizado para a desintegração e rutura de célulasA ultrassonografia gera ondas alternadas de alta pressão e baixa pressão no líquido exposto. Durante o ciclo de baixa pressão, as ondas ultra-sónicas criam pequenas bolhas de vácuo no líquido que colapsam violentamente durante um ciclo de alta pressão. Este fenómeno é designado por cavitação. A implosão da bolha de cavitação provoca fortes forças de cisalhamento hidrodinâmicas que causam primeiro a sonoporação e, em seguida, a rutura eficiente das estruturas celulares. As moléculas e organelos intracelulares são completamente libertados para o solvente.

Desintegração ultra-sónica de estruturas celulares

As forças de cisalhamento podem desintegrar o material fibroso e celulósico em partículas finas e quebrar as paredes da estrutura celular. Isto liberta mais material intracelular, como o amido ou o açúcar, para o líquido. Além disso, o material da parede celular está a ser quebrado em pequenos detritos.

Este efeito pode ser usado para fermentação, digestão e outros processos de conversão de matéria orgânica. Depois de moagem e trituração, ultrassom faz mais do material intra-celular, por exemplo, amido, bem como os restos de parede celular disponíveis para as enzimas que convertem o amido em açúcares. Também aumenta a área de superfície exposta às enzimas durante a liquefação ou sacarificação. Isto normalmente aumenta a velocidade e o rendimento da fermentação da levedura e outros processos de conversão, por exemplo, para aumentar a produção de etanol a partir da biomassa.

Utilizar a desintegração por ultra-sons – De forma fiável e eficiente em qualquer escala

Os sonicadores Hielscher estão disponíveis com diferentes potências e capacidades de processamento. Quer pretenda sonicar pequenas amostras biológicas de alguns microlitros a alguns litros ou necessite de processar grandes fluxos de células ou biomassa para produção, a Hielscher Ultrasonics oferece-lhe o desmembrador ultrassónico mais adequado para a sua aplicação biológica.

Este tutorial explica que tipo de sonicador é melhor para as suas tarefas de preparação de amostras, tais como lise, rutura de células, isolamento de proteínas, fragmentação de ADN e ARN em laboratórios, análises e investigação. Escolha o tipo de sonicador ideal para a sua aplicação, volume de amostra, número de amostras e rendimento. A Hielscher Ultrasonics tem o homogeneizador ultrassónico ideal para si!

Como encontrar o Sonicador perfeito para a rutura de células e extração de proteínas em Ciência e Análise

Miniatura de vídeo

A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos ultrassons de laboratório:

Dispositivos recomendados Volume do lote caudal
Sonicador de placas de 96 poços UIP400MTP placas multipoços / microtitulação n.d.
CupHorn ultrassónico CupHorn para frascos ou copo n.d.
GDmini2 reator de microfluxo ultrassónico n.d.
VialTweeter 0.5 a 1,5mL n.d.
UP100H 1 a 500mL 10 a 200mL/min
UP200Ht, UP200St 10 a 1000mL 20 a 200mL/min
UP400ST 10 a 2000mL 20 a 400mL/min
Agitador de peneiras por ultra-sons n.d. n.d.

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Este videoclipe mostra o homogeneizador ultrassónico Hielscher UP100H, um aparelho de ultra-sons amplamente utilizado para a preparação de amostras em laboratórios.

Homogeneizador ultrassónico UP100H

Miniatura de vídeo

O quadro abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos ultra-sons industriais:

Volume do lote caudal Dispositivos recomendados
200mL a 5L 0.05 a 1L/min UIP500hdt
1 a 10L 0.1 a 2L/min UIP1000hdt
5 a 20L 0.2 a 4L/min UIP2000hdT
10 a 100L 2 a 10L/min UIP4000hdt
15 a 150L 3 a 15L/min UIP6000hdT
n.d. 10 a 100L/min UIP16000
n.d. maior grupo de UIP16000
Homogeneizador ultrassónico UP400St para preparação de amostras em biologia, microbiologia e ciências da vida

Homogeneizador ultrassónico UP400ST para solubilização celular, lise e extração de proteínas



Literatura / Referências

Cúpula ultra-sónica para a sonicação uniforme e intensa de até 5 tubos e frascos fechados para homogeneização uniforme e rápida de amostras estéreis.

CupHorn ultrassónico para a intensa sonicação de tubos e frascos fechados para a homogeneização estéril de amostras.


Ultra-sons de alto desempenho! A gama de produtos Hielscher abrange todo o espetro, desde o ultrassónico compacto de laboratório, passando pelas unidades de bancada, até aos sistemas ultrassónicos totalmente industriais.

A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultra-sónicos de alto desempenho a partir de laboratório para dimensão industrial.

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