Hielscher ultrasunete tehnologie

Liza Sonicare: întreruperi de celule & Extracţie

Dezintegrarea sau liza celulelor este o parte obișnuită a pregătirii zilnice a probelor în laboratoarele biotehnologice. Scopul lizării este de a perturba părți din peretele celular sau din celula completă pentru a elibera moleculele biologice. Așa-numitul lizat poate consta, de exemplu, în plasmide, teste ale receptorilor, proteine, ADN, ARN etc. Următoarele etape ale lizării sunt fracționarea, izolarea organelor și / sau extracția și purificarea proteinei. Materialul extras (= lizat) trebuie separat și este supus unor investigații sau aplicații suplimentare, de exemplu pentru cercetarea proteomică. Omogenizatoarele ultrasonice sunt un instrument comun pentru liza celulară de succes. Deoarece intensitatea ultrasonică poate fi egalizată prin ajustarea parametrilor procesului, intensitatea optimă a sonicării de la foarte moale la foarte dur poate fi stabilită individual pentru fiecare substanță și mediu pentru a îndeplini cerințele specifice de aplicare.

Structura celulară

Celulele sunt protejate printr-o membrană de plasmă semipermeabilă, care constă într-un bistrat-fosfo lipide (de asemenea, proteina lipid bistrat, formate de lipide hidrofobe și molecule de fosfor hidrofile cu molecule de proteină încorporate) și creează o barieră între interioarele celulei (citoplasmă) și mediul extracelular. Celulele vegetale și celulele procariote sunt înconjurate de un perete celular. Datorită mai multe straturi ale peretelui celular gros de celuloză, celule de plante sunt mai greu de lizează decât celulele animale. Interiorul celulei, cum ar fi organite, nucleu, mitochondrion, este stabilizat prin citoscheletului.
Prin liza celulelor, aceasta are ca scop extragerea și separarea organite, proteinele, ADN-ul, mRNA sau alte biomolecule.

Sonicare este frecvent utilizat pentru prepararea probei de materie celulară.

Fig. 1: extracție cu ultrasunete din celule: secțiunea transversală microscopice (TS) de tulpină apical de mentă (Mentha piperita) prezintă mecanismul de acțiuni în timpul extracției cu ultrasunete din celule (mărire 2000x) [resursă: Vilkhu și colab. 2011]

metode

Există mai multe metode pentru a Uzatul de celule, care pot fi împărțite în metode mecanice și chimice, care includ utilizarea de detergenți sau solvenți, aplicarea unei presiuni ridicate, sau utilizarea unei moară cu bile sau a unei prese franceză. Dezavantajul cel mai problematic dintre aceste metode este dificil controlul și reglarea parametrilor de proces și, prin urmare, impactul.
Principalele dezavantaje ale metodelor de liză comune:

Tehnici de liză Diferite

Tabel: Metodele convenționale de liză au dezavantaje majore

Dimpotrivă, sonicare este un instrument foarte eficient și de încredere pentru dezintegrarea celulei, care permite un control complet asupra parametrilor sonicare. Aceasta asigură o selectivitate ridicată la eliberarea materialelor și puritatea produsului. [Balasundaram și colab. 2009] Este potrivit pentru toate tipurile de celule și se aplică cu ușurință la scară mică și mare. Ultrasonicators sunt ușor de curățat. Un omogenizator cu ultrasunete are întotdeauna curat-loc (CIP) și se sterilizează în loc funcția (SIP). Sonotroda constă într-un corn de titan masiv, care pot fi șterse sau spălate în apă sau solvent (în funcție de mediul de lucru). Menținerea ultrasonicators se datorează robustețea lor aproape neglijabilă.

liza

Lysis este un proces sensibil. În timpul lizei protecția membranei celulare este distrusă, cu toate acestea, inactivarea, denaturarea și degradarea proteinelor extrase printr-un mediu nefiziologic (abaterea de la valoarea pH-ului) trebuie prevenită. Prin urmare, în general, liza este realizată într-o soluție tampon. Cele mai multe dificultăți apar din cauza perturbării necontrolate de celule care rezultă într-o eliberare neorientate a tuturor materialelor intracelulare sau / și denaturarea produsului țintă.

liza celulelor cu ultrasunete poate fi utilizat pentru pregătirea probei în laborator și pentru producerea de volume mari. Click pentru a mari!

Fig. 1: 200 wați puternic omogenizator cu ultrasunete Uf200 ः t cu control digital și înregistrarea automată a datelor pentru liza celulară fiabile și reproductibile.

cu ultrasunete Lysis

În general, lizia probelor din laborator va dura între 15 secunde și 2 minute. Deoarece intensitatea sonicării este foarte ușor de reglat prin stabilirea amplitudinii timpului de sonicare, precum și prin alegerea echipamentului potrivit, este posibilă perturbarea foarte ușoară sau foarte bruscă a membranelor celulare, în funcție de structura celulară și de scopul lizării ( de exemplu, extracția ADN necesită sonicare mai moale, extracția completă a proteinelor de bacterii necesită un tratament cu ultrasunete mai intens). Temperatura în timpul procesului poate fi monitorizată de un senzor de temperatură integrat și poate fi ușor controlată prin răcire (baie de gheață sau celule de curgere cu jachete de răcire) sau prin sonicare în modul pulsatoriu. În timpul sonicării în modul puls, ciclurile rapide de spargere cu sonicare de 1-15 secunde permit disiparea și răcirea căldurii în perioadele intermitente mai lungi.
Toate procesele bazate pe ultrasunete sunt complet reproductibilă și liniar scalabile.

Cu ultrasunete VialTweeter omogenizator pentru prepararea probei simultană a până la 10 eprubete. (Click pentru a mari!)

Dispozitivul cu ultrasunete VialTweeter permite pentru pregătirea probei simultană a până la 10 flacoane în condiții același proces.

Omogenizatoare cu ultrasunete

Diferite tipuri de Dispozitive cu ultrasunete permite potrivirea obiectivului de preparare a probei și pentru a asigura ușurința în utilizare și confort de operare. ultrasonicators-tip sondă sunt cele mai comune dispozitive în laborator. Acestea sunt cele mai potrivite pentru prepararea probelor mici și mijlocii, cu volume de 0.1mL până la 1000ml. Diferite mărimi de putere și sonotrodes permit adaptarea ultrasonicator la volumul eșantionului și vasul pentru rezultate mai eficace și eficiente sonicarea. Dispozitivul sondă cu ultrasunete este cea mai bună alegere atunci când probele unice trebuie să fie pregătite.

Dacă trebuie preparate mai multe probe, de exemplu 8 fiole de soluție celulară, dispozitive precum VialTweeter sau cuphorn cu ultrasunete sunt cel mai potrivit omogenizator pentru liză. Mai multe fiole sunt sonicate în același timp, la aceeași intensitate. Acest lucru economisește nu numai timpul, ci și același tratament pentru toate probele, ceea ce face ca rezultatele dintre probele să fie fiabile și comparabile. În plus, este evitată contaminarea încrucișată prin imersarea sonotrodei ultrasonice (cunoscută și ca sonda ultrasonică, cornul, vârful sau degetul). Deoarece sunt utilizate flacoanele, se elimină curățarea consumatoare de timp și pierderile de probe din cauza decantării vaselor.
Pentru volume mai mari, de ex pentru producția comercială de extracte de celule, sisteme cu ultrasunete continue cu un reactor cu flux de celule sunt cele mai potrivite. Fluxul continuu și chiar a materialului prelucrat asigură un tratament cu ultrasunete chiar. Toți parametrii procesului de dezintegrare cu ultrasunete poate fi optimizat și adaptat la cerințele aplicației și materialul specific celulei.

Procedura de exemplara lizare cu ultrasunete a celulelor bacteriene:

  • Prepararea suspensiei de celule: celule peleți trebuie să fie complet suspendat într-o soluție tampon de omogenizare (alege soluția tampon compatibilă cu următoarea analiză, de exemplu, metoda cromatografică specifică). Adăugați lizozime și / sau alți aditivi, dacă este necesar (acestea trebuie să fie compatibile cu mijloace de separare / purificare). Se amestecă / omogeniza ușor soluția sub sonicare ușoară până la obținerea unei suspensii completă.
  • liza cu ultrasunete: Se pune proba într-o baie de gheață. Pentru distrugere celulară, sonicat suspensia la 60-90 exploziile secunde (folosind modul de pulsul ultrasonicator dvs.).
  • (. De exemplu, 10 min la 10000 x g la 4degC): Separarea Centrifuga lizat. Se separă supernatantul din peletul de celule cu atenție. Supernatantul este celula lizată totală. După filtrarea supernatantului, se obtine un lichid clarificat al proteinei celulare solubile.

Cele mai comune aplicatii pentru ultrasonicators in biologie si biotehnologie sunt:

  • preparare extract celular
  • Perturbare de drojdie, bacterii, celule de plante, moale & țesut celular dur, materialul nucleic
  • extracție de proteine
  • Prepararea și izolarea enzimelor
  • Producerea de antigeni
  • extracția ADN-ului și / sau fragmentare vizate
  • preparare lipozom
omogenizatoare de înaltă putere cu ultrasunete, cum ar fi UIP1000hd sunt utilizate pentru distrugere celulară și extracție în sistem discontinuu sau în modul de curgere, deși continuu. (Click pentru a mari!)

Sisteme cu ultrasunete staționare, cum ar fi Uip1000hd (1kW) poate procesa volume mai mari de material biologic.

Aplicațiile multiple ale ramurilor ecografice în sectoarele biotehnologiei, bioingineriei, microbiologie, biologie moleculara, biochimie, imunologie, bacteriologie, virologie, proteomica, genetica, fiziologie, biologie celulara, hematologie, și botanică.

Pentru evaluarea și optimizarea aplicațiilor clienților, Hielscher Ultrasonics ofera un sistem complet echipate Laborator de proces cu ultrasunete. Va rugam sa ne contactati pentru mai multe informatii!

Literatura / Referințe

  • Balasundaram, B .; Harrison, S .; Bracewell, D. G. (2009): Advances in strategiile de lansare de produs și impactul asupra design-bioprocess. Tendințe în Biotehnologie 27/8, 2009. pp. 477-485.
  • Vilkhu, K .; Manase, R .; Mawson, R .; Ashokkumar, M. (2011): Recuperarea cu ultrasunete si modificarea ingredientelor alimentare. In: Feng / Barbosa-Cánovas / Weiss (2011): Tehnologii cu ultrasunete pentru alimente și Bioprocessing. New York: Springer, 2011. pp 345-368..

Contactati-ne / cere mai multe informații

Vorbeste cu noi despre cerințele dumneavoastră de prelucrare. Vă vom recomanda cele mai potrivite de instalare și de prelucrare a parametrilor pentru proiectul dumneavoastră.





Vă rugăm să rețineți Politica de confidentialitate.