Pesquisa genômica facilitada pela sonicação

A pesquisa genômica revolucionou nossa compreensão dos sistemas biológicos, permitindo a elucidação de mecanismos genéticos complexos subjacentes a várias doenças e características. A sonicação, uma técnica originalmente desenvolvida para a ruptura das membranas celulares, encontrou ampla utilidade na pesquisa genômica. Este artigo fornece uma visão geral da aplicação da sonicação em estudos genômicos, incluindo isolamento e fragmentação de DNA, imunoprecipitação de cromatina (ChIP) e a preparação de bibliotecas de sequenciamento de próxima geração. Este artigo fornece uma visão geral dos princípios, metodologias e aplicações da sonicação na pesquisa genômica e apresenta os sonicators mais adequados para pesquisa genômica.

Sonicators em Pesquisa Genômica

Sonda tipo sonicator UP100H para a preparação de amostras biológicas, por exemplo, fragmentação de DNA, cisalhamento de cromatina, lise celular.A pesquisa genômica passou por avanços notáveis nas últimas décadas, impulsionados pelo desenvolvimento de tecnologias de sequenciamento de alto rendimento e metodologias experimentais inovadoras. Esses avanços facilitaram a análise abrangente de genomas, epigenomas e transcriptomas, oferecendo insights sobre a base genética de doenças, evolução e variação fenotípica.
A sonicação, um processo mecânico que envolve a aplicação das forças físicas do ultrassom para romper estruturas moleculares, tem emergido como uma ferramenta versátil na pesquisa genômica. A sonicação é uma técnica bem estabelecida usada para fragmentação de DNA, cisalhamento de cromatina e preparação de bibliotecas NGS.

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Este tutorial explica que tipo de sonicator é melhor para suas tarefas de preparação de amostras, como lise, interrupção celular, isolamento de proteínas, fragmentação de DNA e RNA em laboratórios, análise e pesquisa. Escolha o tipo de sonicator ideal para sua aplicação, volume de amostra, número de amostra e taxa de transferência. Hielscher Ultrasonics tem o homogeneizador ultra-sônico ideal para você!

Como encontrar o sonicator perfeito para ruptura celular e extração de proteínas em ciência e análise

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Aplicações da Sonicação em Pesquisa Genômica

A sonicação é aplicada a amostras biológicas para preparação de amostras antes de ensaios, análises ou em preparação para processos posteriores a jusante. Os aplicativos de preparação de amostra mais comuns usando sonicação incluem:

  • Fragmentação do DNA: Como etapa de preparação para ensaios e outras técnicas de análise, o DNA genômico deve ser cortado para um tamanho definido de fragmentos.
    A sonicação é utilizada para a fragmentação precisa do DNA genômico, permitindo a geração de fragmentos de DNA de tamanhos desejados para várias aplicações a jusante, incluindo PCR, clonagem e Southern blotting. A sonicação oferece vantagens sobre os métodos enzimáticos, pois permite um controle flexível sobre o tamanho e a distribuição dos fragmentos. A preparação de amostras de alto rendimento com o sonicador de placa UIP400MTP agiliza o processamento de grandes números de amostras.
    Leia mais sobre ultrassom Fragmentação de DNA e Fragmentação plasmidial!
  • Imunoprecipitação da cromatina (ChIP): ChIP é uma técnica amplamente utilizada para investigar interações proteína-DNA, tais como modificações de histonas e ligação de fatores de transcrição. A sonicação desempenha um papel crucial na fragmentação da cromatina em fragmentos menores (~200-1000 pares de bases), que são passíveis de imunoprecipitação. Isso possibilita o isolamento e a análise de regiões genômicas específicas associadas a proteínas de interesse.
  • Sequenciamento de Próxima Geração (NGS): Tecnologias de sequenciamento de alto rendimento, como Illumina e Ion Torrent, exigem DNA fragmentado para a preparação do . A sonicação facilita a fragmentação controlada do DNA genômico para gerar fragmentos de DNA de tamanho uniforme, que são posteriormente usados para a construção de bibliotecas. Isso garante a representação precisa do conteúdo genômico e aumenta a eficiência do sequenciamento.
    Leia mais sobre o uso de sonicação para sequenciamento de próxima geração!
  • configuração VialTweeter completa: sonotrode VialTweeter pelo processador ultra-UP200St

    VialTweeter sonicator para a preparação simultânea de amostras de frascos para injetáveis múltiplos

    Como faço para selecionar o melhor Sonicator para minha pesquisa relacionada ao DNA?

    O termo “sonicação” é usado para vários modi de aplicação de ultrassom. Os métodos mais prevalentes são o banho ultra-sônico e o sonicador tipo sonda. Abaixo, você descobrirá por que a escolha certa do sonicator melhorará a qualidade e a validade de sua pesquisa.

    Saiba mais sobre as diferenças entre vários modelos de ultrasonicator, suas vantagens e limitações. Aqui vamos mergulhar nos modelos de sonicator mais amplamente utilizados para pesquisa genômica.

    Banho de Sonicação: Por que os sonicadores do tipo banho fornecem resultados não confiáveis e não reproduzíveis? As amostras genômicas são colocadas em banho-maria equipado com vários transdutores ultrassônicos conectados ao fundo do tanque de água. Os pontos de cavitação acústica ocorrem de forma muito desigual através do tanque e não fornecem uma potência de ultrassom consistente. Este método trata as amostras com intensidade variável e não fornece resultados reprodutíveis na preparação da amostra, como a fragmentação do DNA. Como consequência desse tratamento desigual, o controle sobre o tamanho do fragmento de DNA não é dado. Com um banho ultra-sônico comum, a pesquisa confiável e repetível é inviável.
    Você quer saber mais sobre sonda tipo sonicator vs banho ultra-sônico? Clique aqui!

    Em contraste com um banho ultra-sônico, Hielscher são precisamente sonicators controláveis que fornecem ultrassom poderoso. A intensidade da sonicação pode ser ajustada exatamente à aplicação para que a degradação indesejada de amostras biológicas seja evitada. O garante a preservação ideal de ácidos nucléicos e outras biomoléculas durante o processamento da amostra. Isso é particularmente vantajoso para a pesquisa genômica, onde a integridade da amostra é crítica para a análise a jusante. Recursos inteligentes como configuração programável, controle remoto do navegador e gravação automática de dados facilitam o trabalho de pesquisa em laboratórios.

    Modelos Hielscher Sonicator para Pesquisa Genômica

    • Sonicação do tipo sonda: Uma sonda de sonicação é inserida diretamente no tubo de amostra, permitindo sonicação localizada e controle preciso sobre os parâmetros de fragmentação. Este método é preferido para pequenos números de amostras, como frascos individuais ou béqueres.
      Encontre todos os sonicadores do tipo sonda para fragmentação de DNA e preparação de amostras aqui!
    • CupHorn e UIP400MTP: Os modelos Hielscher sonicator Ultrasonic Cuphorn e UIP400MTP Plate Sonicator diferem significativamente de um banho ultrassônico comum ou tanque de limpeza. Enquanto, à primeira vista, o princípio da transmissão indireta de ondas de ultrassom através de banho-maria parece semelhante – a diferença entre o cuphorn ultrassônico Hielscher ou sonicator de placa e um banho ultra-sônico comum não poderia ser maior! Nos sistemas Hielscher, o fundo completo do cuphorn e do sonicador de placas é agitado uniformemente por um poderoso ultrassom. Isso significa que a superfície completa está vibrando exatamente na mesma amplitude e frequência. Nenhum ponto morto e não sonicado, todas as amostras são sonicadas na mesma intensidade! Isso garante resultados uniformes e reprodutíveis em sua preparação de amostra ultrassônica.
      Você pode encontrar mais informações sobre o cuphorn ultra-sônico aqui!
      Você pode encontrar mais informações sobre o UIP400MTP de placa sonicator aqui!
    • VialTweeter: O VialTweeter utiliza um design exclusivo de um sonotrodo de bloco vibratório para injetáveis para transmitir energia ultrassônica diretamente em frascos de amostra sem a necessidade de imersão em banho-maria ou outro meio. Este método de sonicação indireto, mas altamente eficiente, é ideal para o tratamento de até 10 frascos fechados e evita a contaminação cruzada.
      Leia mais sobre a sonicação sem contaminação de até 10 frascos fechados com o VialTweeter!
    Cuphorn ultra-sônico para a sonicação uniforme e intensa de até 5 tubos fechados e frascos para injetáveis para homogeneização de amostra estéril uniforme e rápida.

    cuphorn ultra-sônica para a sonicação intensa de tubos e frascos fechados para fragmentação de DNA estéril.

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    Sonicators em Sistemas Automatizados – Integração simples

    Os ultrassonicadores hielscher podem ser controlados remotamente através do controle do navegador. Os parâmetros de sonicação podem ser monitorados e ajustados precisamente aos requisitos do processo.Os sonicators Hielscher podem ser integrados em sistemas automatizados. Com uma interface de rede aberta e recursos de programação, os sonicators Hielscher são adequados para automação. A integração com automação e robótica permite o processamento de amostras genômicas de alto rendimento, facilitando estudos em larga escala e iniciativas de medicina personalizada. A possibilidade de integrar seu sonicator em um sistema automatizado de preparação de amostras otimiza o manuseio de amostras e garantirá um processamento de amostras eficiente, reprodutível e seguro em uma variedade de aplicações e tipos de amostras.

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    • Baixa manutenção
    • CIP (clean-in-place)

    Design, Fabricação e Consultoria – Qualidade Made in Germany

    Os ultrasonicators Hielscher são bem conhecidos por seus mais altos padrões de qualidade e design. A robustez e a fácil operação permitem a integração suave de nossos ultrasonicators em instalações industriais. Condições adversas e ambientes exigentes são facilmente manuseados por ultrassonicators Hielscher.

    A Hielscher Ultrasonics é uma empresa certificada ISO e coloca ênfase especial em ultrasonicators de alto desempenho com tecnologia de ponta e facilidade de uso. Naturalmente, os ultrasonicators Hielscher são compatíveis com CE e atendem aos requisitos da UL, CSA e RoHs.

    A tabela abaixo fornece uma indicação da capacidade aproximada de processamento de nossos ultrassons de laboratório, que são ideais para tarefas de preparação de amostras, como fragmentação de DNA e RNA, lise celular, bem como isolamento de DNA e proteínas:

    Dispositivo Potência [W] Tipo Volume [ml]
    UIP400MTP 400 para microplacões 6 – 3456 poços
    VialTweeter 200 para até 10 frascos mais possibilidade de fixação 0.5 – 1,5
    UP50H 50 Sonda de tipo 00,01 – 250
    UP100H 100 Sonda de tipo 00,01 – 500
    UP200Ht 200 Sonda de tipo 0.1 – 1000
    UP200St 200 Sonda de tipo 0.1 – 1000
    UP400St 400 Sonda de tipo 5 – 2000
    Cuphorn 200 CupHorn, sonoreactor 10 – 200
    GDmini2 200 célula de fluxo livre de contaminação

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    Por favor, use o formulário abaixo para solicitar informações adicionais sobre processadores ultra-sônicos, aplicações e preço. Teremos o maior prazer em discutir o seu processo com você e oferecer-lhe um sistema ultra-sônico que satisfaça seus requisitos!









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    Este vídeo mostra o homogeneizador ultrassônico Hielscher UP100H, um ultrassonônico amplamente utilizado para preparação de amostras em laboratórios.

    Homogeneizador ultrassônico UP100H

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    Perguntas frequentes sobre genômica e sonicação

    Encontre aqui as respostas para a pergunta mais frequente quando se trata de ultrassom e pesquisa genômica.

    O que significa sonicação para DNA?

    A sonicação quebra o DNA em fragmentos menores aplicando ondas sonoras de alta frequência que criam forças mecânicas, fazendo com que as cadeias de DNA se quebrem em pontos aleatórios. O ajuste da intensidade da sonicação permite criar fragmentos de DNA maiores ou menores, dependendo dos requisitos para processamento e análise subsequentes.

    Qual é o protocolo de sonicação para fragmentação de DNA?

    Um protocolo de sonicação típico para fragmentação de DNA envolve a aplicação de ondas ultra-sônicas em amostras de DNA em uma solução tampão para uma série de rajadas curtas, seguidas por intervalos de resfriamento para evitar o aquecimento da amostra. Parâmetros como amplitude, duração e número de ciclo são otimizados com base no tipo de amostra e no tamanho desejado do fragmento.

    Como funciona a sonicação para cisalhamento de DNA?

    A sonicação para cisalhamento de DNA envolve a aplicação de forças mecânicas controladas a moléculas de DNA usando ondas ultrassônicas. Essas forças interrompem as ligações de hidrogênio e outras interações que mantêm as cadeias de DNA juntas, resultando em quebras aleatórias e fragmentação do DNA em pedaços menores.

    Por quanto tempo você deve sonicar amostras de DNA?

    A duração da sonicação para amostras de DNA depende de fatores como volume da amostra, concentração e tamanho desejado do fragmento. Normalmente, a sonicação é realizada para rajadas curtas que variam de alguns segundos a vários minutos, com intervalos de resfriamento para evitar o superaquecimento da amostra.

    Qual o melhor sonicator para isolamento de DNA?

    A escolha do melhor sonicador para isolamento de DNA depende de fatores como volume de amostra, rendimento e tamanho de fragmento desejado. Algumas opções populares incluem o Hielscher UIP400MTP plate-sonicator, o VialTweeter, CupHorn e a sonda ultrassônica UP100H. Esses sonicadores oferecem controle preciso sobre os parâmetros de sonicação e são adequados para várias aplicações de isolamento de DNA em laboratórios de pesquisa.

    O que é Genômica?

    A genômica é um ramo multidisciplinar da biologia que se aprofunda na compreensão da composição completa, funções, evolução, mapeamento e modificação de genomas. Um genoma engloba todo o DNA dentro de um organismo, compreendendo tanto seus genes quanto sua intrincada organização tridimensional. Ao contrário da genética, que se concentra em genes individuais e seus padrões de herança, a genômica visa caracterizar e quantificar de forma abrangente todos os genes dentro de um organismo, elucidando suas interações e impacto no organismo como um todo. Os genes desempenham um papel fundamental no direcionamento da síntese de proteínas, facilitada por enzimas e moléculas mensageiras. Essas proteínas, por sua vez, constituem os componentes estruturais de órgãos e tecidos, regulam processos bioquímicos e facilitam a comunicação célula-célula. A genômica engloba o sequenciamento e a análise de genomas inteiros, empregando técnicas de sequenciamento de DNA de alto rendimento e ferramentas de bioinformática para decifrar a estrutura e as funções dos genomas em sua totalidade.
    Genômica é o estudo de todo o material genético de um organismo, incluindo sua sequência de DNA, organização, função e variação. Engloba a análise de genes, suas interações e sua influência sobre traços e comportamentos. A pesquisa genômica envolve várias técnicas e abordagens para entender a estrutura e a função dos genomas, bem como seus papéis na saúde, doença, evolução e outros processos biológicos.

    A pesquisa genômica visa:

    • Sequência de genomas: Isso envolve determinar a ordem dos nucleotídeos (A, T, C e G) dentro do DNA de um organismo. Pode ser o genoma inteiro ou regiões específicas de interesse.
    • Analise a variação genética: A pesquisa genômica explora variações nas sequências de DNA entre indivíduos ou populações, o que pode fornecer informações sobre a base genética de doenças, características e processos evolutivos.
    • Genômica Funcional: Este campo investiga como os genes funcionam e interagem entre si e com o ambiente. Inclui transcriptômica (estudo da expressão gênica), proteômica (estudo de proteínas) e metabolômica (estudo de metabólitos).
    • Genômica Comparativa: Ao comparar genomas entre diferentes espécies, os pesquisadores podem descobrir relações evolutivas, identificar regiões conservadas e entender a base genética da diversidade biológica.
    • Genômica Médica: A pesquisa genômica em medicina se concentra na compreensão da base genética das doenças, na previsão do risco de doenças e no desenvolvimento de tratamentos e intervenções personalizadas.

    A pesquisa genômica levou a avanços significativos em campos como medicina, agricultura, biologia evolutiva e biotecnologia, contribuindo para nossa compreensão da vida no nível molecular e melhorando a saúde e o bem-estar humanos.

    Literatura / Referências


    Ultrassônicos de alto desempenho! A linha de produtos Hielscher abrange todo o espectro desde o ultrassônico de laboratório compacto sobre unidades de bancada até sistemas ultrassônicos industriais completos.

    Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho de Laboratório para tamanho industrial.


    Ficaremos felizes em discutir seu processo.

    Vamos entrar em contato.