Stăpânirea sarcinilor de laborator cu un omogenizator cu ultrasunete
Sonicatoarele sunt instrumente de laborator esențiale, utilizate pentru o gamă largă de aplicații, precum omogenizarea și amestecarea, extracția, dispersarea, emulsionarea, dizolvarea, dezintegrarea celulelor, fragmentarea ADN-ului și reacțiile sonochimice. De regulă, sonicatoarele cu sondă sunt utilizate pentru îndeplinirea acestor sarcini comune în activitatea zilnică de laborator. Pentru probele de laborator la care contaminarea încrucișată sau pierderea de probă sunt factori limitativi, sonicatoarele fără contact Hielscher reprezintă soluția de referință pentru prepararea probelor cu ultrasunete.
Sonicatoare cu sondă și sonicatoare fără contact
Sonicatorul cu sondă aplică în mediu unde ultrasonice intense – focalizate la vârful sonotrodei sau al sondei. Utilizarea unui vas deschis sau închis permite un tratament ultrasonic simplu, dar fiabil, al mediilor lichide. Montarea sonotrodei pe o celulă de flux permite sonicarea continuă a unui flux de lichid. O astfel de configurație cu curgere continuă reprezintă o modalitate sofisticată de a procesa cu ultrasunete volume mai mari sau lichide vâscoase și paste.
Utilizând sonicatoare fără contact precum VialTweeter, sonicatorul pentru plăci multi-godeu UIP400MTP, CupHorn și reactorul cu flux GDmini2, probele pot fi procesate în condiții fără atingere / fără contact – evitându-se contaminarea încrucișată și pierderea de probă. Un alt avantaj al sonicatoarelor fără contact Hielscher este capacitatea ridicată de procesare a probelor în cadrul preparării acestora.
Sonicarea este acțiunea de aplicare a ultrasunetelor de putere prin intermediul unei sonotrode ultrasonice pentru a agita și manipula particulele dintr-o probă. Ultrasonicatoarele sunt utilizate pe scară largă în cercetarea academică, în laboratoarele analitice și criminalistice, în unitățile clinice și în locațiile de producție, unde sonicarea este folosită pentru a omogeniza și amesteca suspensii lichid-lichid sau lichid-solid, pentru a extrage substanțe bioactive și compuși celulari, pentru a dezintegra celule, bacterii și țesuturi, pentru a dizolva pulberi, pentru a desprinde biofilme sau pentru a iniția reacții chimice.
Deoarece domeniul de aplicare al sonicatoarelor este atât de larg, acestea sunt adesea denumite în funcție de sarcina lor specifică. De aceea, puteți găsi ultrasonicatoare sub diferite denumiri, precum:
- Omogenizator cu ultrasunete:
Omogenizatoarele cu ultrasunete sunt utilizate pentru a amesteca și combina două sau mai multe faze într-o suspensie uniformă. Ca alternativă puternică la omogenizatoarele de înaltă presiune, mixerele cu lame și microfluidizatoare, sonicatoarele cu sondă se remarcă prin capacitatea lor excepțională de a produce nanodispersii și nanoemulsii. - Dispersor cu ultrasunete:
Dispersoarele cu ultrasunete folosesc unde sonore de înaltă frecvență pentru a fragmenta particulele în dimensiuni mai mici și a le distribui uniform într-un lichid. Acest proces este deosebit de util pentru obținerea unor suspensii stabile de particule solide în lichide, cum ar fi dispersarea pigmenților în cerneluri sau a particulelor în suspensii concentrate. - Emulsificator cu ultrasunete:
Emulsificatoarele cu ultrasunete utilizează unde ultrasonice pentru a crea emulsii fine prin amestecarea a două lichide nemiscibile, precum uleiul și apa. Undele sonore de înaltă intensitate generează bule de cavitație care implodează, producând forțe de forfecare intense care fragmentează picăturile în emulsii de dimensiuni nanometrice, făcându-le stabile și uniforme. - Zdrobitor celular cu ultrasunete:
Cunoscute și sub denumirea de dezintegratoare celulare sau lizatoare cu ultrasunete, aceste dispozitive utilizează energia ultrasonică pentru a rupe membranele celulare și a elibera conținutul intracelular. Acest proces este esențial în aplicațiile biologice și biochimice pentru extracția proteinelor, a ADN-ului și a altor componente celulare. - Extractor cu ultrasunete:
Extractoarele cu ultrasunete aplică unde ultrasonice pentru a dezintegra materialul vegetal, îmbunătățind extracția compușilor bioactivi, precum uleiurile esențiale, flavonoidele sau alte substanțe fitochimice. Efectul de cavitație îmbunătățește penetrarea solventului și transferul de masă, ceea ce conduce la o extracție mai eficientă. - Dizolvator cu ultrasunete:
Dizolvatoarele cu ultrasunete utilizează energia ultrasonică pentru a dizolva rapid și eficient solidele în lichide. Acest lucru este util pentru prepararea soluțiilor sau suspensiilor în care substanța dizolvată trebuie dispersată uniform și rapid, cum ar fi în produsele farmaceutice sau în formulările chimice. - Mixer cu ultrasunete:
Mixerele cu ultrasunete folosesc unde ultrasonice de înaltă intensitate pentru a amesteca lichide și suspensii concentrate, asigurând o compoziție uniformă. Acest proces de amestecare poate gestiona o gamă largă de vâscozități și este deosebit de eficient în omogenizarea produselor greu de amestecat prin metode convenționale, precum pastele de ciment sau masterbatch-urile cu încărcare mare de solide. - Agitator cu ultrasunete:
Agitatoarele cu ultrasunete utilizează energia ultrasonică pentru a amesteca sau agita lichide, favorizând o amestecare uniformă și prevenind sedimentarea. Această metodă este benefică în diverse industrii pentru menținerea în timp a consistenței soluțiilor, suspensiilor sau dispersiilor.
Sonicarea plăcilor multi-godeu și a plăcilor Petri
Plăcile multi-godeu și plăcile Petri sunt recipiente de laborator uzuale. Plăcile multi-godeu, cunoscute și sub denumirea de microplăci sau plăci cu microgodeuri, sunt plăci plate cu multiple „godeuri” utilizate ca eprubete mici. Acestea sunt disponibile în diverse configurații, de regulă cu 6, 12, 24, 48, 96, 384 sau 1536 de godeuri, permițând screeningul și testarea de mare randament.
Pe de altă parte, plăcile Petri sunt recipiente puțin adânci, cilindrice, cu capac, fabricate de regulă din sticlă sau plastic. Ele oferă o suprafață plană pentru cultivarea microorganismelor.
Designul specific al ambelor tipuri de recipiente pentru probe ridică provocări atunci când sonicarea trebuie aplicată ca etapă de procesare. Cu sonicatorul pentru plăci UIP400MTP, Hielscher oferă un sonicator puternic care poate procesa orice plăci multi-godeu, microplăci și plăci Petri standard.
Aflați mai multe despre UIP400MTP ca sonicator puternic pentru prepararea probelor în plăci cu 96 de godeuri și plăci Petri!
Tabelul de mai jos vă oferă o prezentare generală a ultrasonicatoarelor noastre cu sondă și fără contact pentru aplicații uzuale de laborator:
| Dispozitive recomandate | Volum per lot | Debit |
|---|---|---|
| Sonicator pentru plăci cu 96 de godeuri UIP400MTP | plăci multi-godeu / de microtitrare | n.a. |
| CupHorn cu ultrasunete | CupHorn pentru flacoane sau pahar de laborator | n.a. |
| GDmini2 | reactor ultrasonic cu microflux | n.a. |
| VialTweeter | 0,5 până la 1,5mL | n.a. |
| UP100H | 1 până la 500mL | 10 până la 200mL/min |
| UP200Ht, UP200St | 10 până la 1000mL | 20 până la 200mL/min |
| UP400St | 10 până la 2000mL | 20 până la 400mL/min |
| UIP500hdT | 100 până la 5000mL | 0,1 până la 4L/min |
| Agitator de site cu ultrasunete | n.a. | n.a. |
Contactați-ne! / Întrebați-ne!
Întrebări frecvente
Cum se utilizează un sonicator de laborator?
Un sonicator de laborator este un instrument utilizat pentru a aplica energie ultrasonică în scopul agitării particulelor dintr-o probă, adesea pentru omogenizare, emulsionare, dispersarea nanoparticulelor sau dezintegrarea celulelor. Pentru a utiliza un sonicator de laborator, trebuie mai întâi să vă pregătiți proba într-un recipient adecvat. Dacă utilizați un sonicator cu sondă, introduceți sonotroda în probă, asigurându-vă că aceasta nu atinge pereții sau fundul recipientului. Ajustați setările sonicatorului, precum amplitudinea, rata pulsurilor și durata, în funcție de cerințele specifice ale aplicației dumneavoastră. În cazul unui sonicator fără contact, așezați recipientul cu probă în suport conform instrucțiunilor din manual, astfel încât undele ultrasonice să fie transmise în mod optim. Porniți sonicatorul și monitorizați procesul, ajustând parametrii după cum este necesar pentru a obține efectul dorit. Purtați întotdeauna echipament de protecție adecvat, cum ar fi protecția auditivă.
Care sunt aplicațiile sonicatoarelor în laboratoare?
Sonicarea are numeroase aplicații în laboratoare din diverse domenii. Este utilizată frecvent pentru dezintegrarea celulelor și liză, permițând extracția componentelor intracelulare precum ADN-ul, ARN-ul și proteinele. Este, de asemenea, folosită la prepararea emulsiilor și dispersiilor, îmbunătățind amestecarea lichidelor nemiscibile sau distribuția nanoparticulelor într-un mediu. Sonicatoarele sunt valoroase în sinteza nanoparticulelor, contribuind la reducerea dimensiunii particulelor și la prevenirea aglomerării. În plus, sonicarea este utilizată pentru degazarea lichidelor, eliminând gazele dizolvate care pot interfera cu anumite tehnici analitice.
Citiți mai multe despre modul în care sonicarea poate potența liza celulară pe bază de lizozim!
Care este diferența dintre un sonicator cu sondă și o baie cu ultrasunete?
Principala diferență dintre un sonicator cu sondă și o baie cu ultrasunete constă în designul și aplicația lor. Un sonicator cu sondă utilizează o sonotrodă din titan care intră în contact direct cu proba, furnizând energie ultrasonică intensă într-o zonă localizată. Această aplicare directă este ideală pentru volume mici până la mari și oferă un control precis asupra procesului de sonicare. În schimb, o baie cu ultrasunete transmite undele ultrasonice printr-un mediu lichid în care este plasat recipientul cu probă. Această sonicare indirectă este slabă și neuniformă, fiind de aceea utilizată de obicei pentru curățare sau degazare.
Sonicarea indirectă în condiții intense și uniforme poate fi realizată cu ajutorul sonicatoarelor fără contact precum VialTweeter, sonicatorul pentru plăci multi-godeu UIP400MTP sau reactorul cu flux GDmini2. Aceste sonicatoare de mare putere și cu capacitate mare de procesare a probelor permit sonicarea controlată precis a probelor, ceea ce le face potrivite pentru cercetare și diagnostic.
Care sunt aplicațiile sonicării în HPLC?
Prepararea probelor cu ultrasunete îmbunătățește analiza HPLC prin utilizarea cavitației acustice pentru a dezintegra matricile probelor și a accelera transferul analiților în solventul de extracție. Această tehnică îmbunătățește eficiența extracției, crește recuperarea analiților și reduce timpul de preparare a probelor, permițând o analiză cromatografică mai sensibilă și mai reproductibilă. Citiți mai multe despre prepararea probelor cu ultrasunete pentru HPLC!
În cromatografia de lichide de înaltă performanță (HPLC), sonicarea permite modificarea și funcționalizarea nanoparticulelor, precum microsferele de silice sau de dioxid de zirconiu. Ultrasonicarea este o metodă foarte eficientă pentru sinteza particulelor de silice de tip miez-înveliș (core-shell), care sunt deosebit de utile pentru coloanele HPLC. Citiți mai multe!
În plus, sonicarea este utilizată pentru prepararea probelor. Aceasta asigură amestecarea și dizolvarea temeinică a analiților și reactivilor, aspect esențial pentru rezultate cromatografice exacte și reproductibile. Sonicarea ajută la degazarea solvenților, eliminând gazele dizolvate care pot forma bule și pot interfera cu fluxul și detecția în sistemele HPLC. De asemenea, sonicarea este utilizată pentru curățarea componentelor HPLC, precum coloanele și piesele injectorului, asigurând îndepărtarea eficientă a oricăror contaminanți sau reziduuri.
Cum este utilizat sonicatorul în biotehnologie și științele vieții?
În biotehnologie și științele vieții, ultrasonicatoarele sunt un instrument indispensabil pentru diverse aplicații. Acestea sunt utilizate pe scară largă pentru liza celulară și extracția materialelor intracelulare, aspect esențial pentru studiile de biologie moleculară care implică acizi nucleici și proteine. Sonicarea este folosită pentru fragmentarea ADN-ului, ARN-ului și cromatinei în vederea secvențierii și a altor analize genetice, permițând studierea materialului genetic la o scară mai fină. Mai mult, sonicatoarele sunt utilizate la prepararea lipozomilor și a altor sisteme de administrare a medicamentelor pe bază de nanoparticule, sporind eficacitatea și țintirea agenților terapeutici.
Sonicatorul pentru plăci multi-godeu UIP400MTP este utilizat pentru miniaturizarea testelor și integrarea în automatizarea de laborator – permițând fluxuri de lucru fluente, cu capacitate mare de procesare a probelor. Citiți mai multe despre sonicatorul pentru microplăci UIP400MTP pentru fluxuri de lucru HT!
Literatură / Referințe
- Ultrasonic Homogenizers for Efficient Sample Preparation – Hielscher Ultrasonics
- Guidelines for Autoclaving Ultrasonic Sonotrodes and Flow Cells – HielscherUltrasonic
- 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
Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță, de la scară de laborator până la scară industrială.