Ультразвук является эффективным средством распада клеточных структур. Поэтому ультразвуковые аппараты широко используются в лабораториях для вскрытия клеток, извлечения внутриклеточных молекул, белков и органелл для исследований и анализа. В промышленных масштабах ультразвуковая дезинтеграция и лизис используются для выделения молекул из клеточных фабрик или для содействия перевариванию биомассы.

Что такое ультразвуковая дезинтеграция?

Ультразвуковая дезинтеграция, также известная как ультразвуковая гомогенизация, представляет собой процесс, в котором используются высокоинтенсивные низкочастотные ультразвуковые волны для разрушения клеточных стенок и разрушения молекулярных структур в жидкой среде. Этот метод обычно используется в различных научных и промышленных приложениях для нескольких целей:

Разрушение клеток: Ультразвуковая дезинтеграция широко используется в клеточной биологии и молекулярной биологии для разрушения клеточных мембран, высвобождения клеточного содержимого, такого как белки, нуклеиновые кислоты и органеллы. Это полезно для извлечения внутриклеточных компонентов для анализа или для лизинга клеток в микробиологических и биотехнологических процессах.

• Гомогенизация: Это помогает в равномерном смешивании компонентов в образце, особенно при работе с несмешивающимися жидкостями или при попытке добиться однородной смеси материалов.
• Экстракция белка: В биологии, протеомике, науке о жизни анализ белков является очень распространенной задачей. Прежде чем белки могут быть проанализированы в анализах, они должны быть извлечены из внутренней части клетки и изолированы. Ультразвуковые аппараты являются наиболее широко используемым методом экстракции белка.
• Фрагментация ДНК: ДНК и РНК представляют собой различные типы нуклеиновых кислот, которые хранят и кодируют генетическую информацию в клетках. Когда анализируются ДНК и РНК, длинные нити иногда должны быть фрагментированы, процесс, который может быть надежно и эффективно выполнен с помощью ультразвука.
• Пробоподготовка: В исследованиях и анализе подготовка образцов является обычной процедурой перед различными аналитическими методами. Ультразвуковая дезинтеграция может помочь растворить или диспергировать образцы, что может повысить точность и воспроизводимость анализов.

Преимущества ультразвуковой дезинтеграции

Зачем использовать ультразвуковой аппарат зондового типа для дезинтеграции, разрушения клеток и извлечения внутриклеточных молекул и белков? Ультразвуковой аппарат или ультразвуковой дисмембратор предлагает многочисленные преимущества, которые делают обработку ультразвуком превосходной технологией по сравнению с другими методами дезинтеграции, такими как гомогенизация под высоким давлением, шаровое измельчение или микрофлюидизация.

• Нетепловые: Ультразвуковая дезинтеграция является нетермическим методом, что означает, что он не полагается на тепло для разрушения материалов. Это выгодно для применений, где высокие температуры могут привести к ухудшению качества термочувствительных образцов.
• Точность и контроль: Процессом можно управлять с высокой точностью, что позволяет выполнять определенные разрушения, смешивание или уменьшение размера частиц.
• Быстро и эффективно: Ультразвук, как правило, является быстрым и эффективным методом, что делает его пригодным для высокопроизводительных приложений.
• Сокращение использования химикатов: Во многих случаях ультразвуковая дезинтеграция может снизить потребность в агрессивных химикатах или органических растворителях, которые могут быть экологически чистыми и снижать риск химического загрязнения.
• Без фрезерных материалов, без форсунок: Альтернативные методы дезинтеграции, такие как шариковое/бисерное измельчение или гомогенизаторы высокого давления, имеют недостатки. Шариковое/бисерное фрезерование требует использования мельничных материалов (бусин или жемчуга), которые необходимо кропотливо отделять и очищать. Гомогенизаторы высокого давления имеют форсунки, которые склонны к засорению. Напротив, ультразвуковые гомогенизаторы просты в использовании, очень надежны и прочны, требуют минимального обслуживания.
• Многосторонность: Его можно применять к широкому спектру материалов, включая бактерии, растительные клетки, ткани млекопитающих, водоросли, грибы и т. Д., Что делает его универсальным методом в различных областях.
  Масштабируемость: Ультразвуковой метод может быть расширен для промышленных процессов, что делает его пригодным как для лабораторных, так и для крупномасштабных производственных применений.

Принцип работы ультразвуковой дезинтеграции и разрушения клеток

Ультразвук генерирует чередующиеся волны высокого и низкого давления в открытой жидкости. Во время цикла низкого давления ультразвуковые волны создают небольшие вакуумные пузырьки в жидкости, которые сильно разрушаются во время цикла высокого давления. Это явление называется кавитацией. Имплозия кавитационного пузыря вызывает сильные гидродинамические сдвиговые силы, которые вызывают сначала сонопорацию, а затем эффективное разрушение клеточных структур. Внутриклеточные молекулы и органеллы полностью высвобождаются в растворитель.

Ультразвуковая дезинтеграция клеточных структур

Силы сдвига могут расщеплять волокнистый целлюлозный материал на мелкие частицы и разрушать стенки клеточной структуры. Это высвобождает больше внутриклеточного материала, такого как крахмал или сахар, в жидкость. Кроме того, материал клеточной стенки разбивается на мелкий мусор.

Этот эффект может быть использован для ферментации, переваривания и других процессов конверсии органического вещества. После измельчения и измельчения ультразвуковое исследование делает больше внутриклеточного материала, например крахмала, а также мусора клеточной стенки, доступного ферментам, которые превращают крахмал в сахара. Это также увеличивает площадь поверхности, подвергнутую воздействию ферментов во время сжижения или осахаривания. Это обычно увеличивает скорость и выход ферментации дрожжей и других процессов конверсии, например, для увеличения производства этанола из биомассы.

Используйте ультразвуковую дезинтеграцию – Надежно и эффективно в любом масштабе

Ультразвуковые аппараты Hielscher доступны с различной номинальной мощностью и вычислительной мощностью. Независимо от того, хотите ли вы обработать ультразвуком небольшие биологические образцы от нескольких микролитров до нескольких литров или вам нужно обработать большие потоки клеток или биомассы для производства, Hielscher Ultrasonics предложит вам наиболее подходящий ультразвуковой дисмембратор для вашего биологического применения.

• лабораторная шкала для 1 мл до ок. 5L, например UP400St с 22-мм сонотродом
• верхняя шкала в ок. От 0,1 до 20 л / мин, например UIP1000hdT с 34-мм сонотропом и проточной ячейкой
• производственная шкала от 20 л / мин, например UIP4000hdT или UIP16000hdT

Приведенная ниже таблица дает вам представление о приблизительной производительности наших ультразвуковых аппаратов лабораторного размера:

Пожалуйста, используйте форму ниже, если вы хотите получить дополнительную информацию об использовании ультразвуковых устройств с целью распада клеток. Мы будем рады помочь Вам.

Приведенная ниже таблица дает вам представление о приблизительной производительности наших промышленных ультразвуковых аппаратов:

Литература / Ссылки