Ультразвуковой распад клеток

Ультразвуковое исследование является эффективным средством разрушения 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 стимулирования переваривания биомассы.

Что такое ультразвуковая дезинфекция?

Ультразвуковая дезактивизация, также известная как ультразвуковая гомогенизация, представляет собой процесс, в котором используются высокоинтенсивные низкочастотные ультразвуковые волны для разрушения клеточных стенок и 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, высвобождая клеточное содержимое, такое как белки, нуклеиновые кислоты и органеллы. Это полезно для извлечения внутриклеточных компонентов для анализа или для лизирования 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, науках 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 — это различные типы нуклеиновых кислот, которые хранят и кодируют генетическую информацию в клетках. При анализе ДНК и РНК длинные нити иногда должны быть фрагментированы, что может быть надежно и эффективно выполнено с помощью ультразвуковой обработки.
• Подготовка образцов: 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 экстракции внутриклеточных молекул и белков? Ультразвуковой аппарат или ультразвуковой дисмембранор обладает многочисленными преимуществами, которые делают ультразвуковую обработку превосходной технологией по сравнению с другими методами дезинтеграции, такими как гомогенизация под высоким давлением, шаровое измельчение или микрофлюидизация.

• Нетермические: Ультразвуковая дезинтеграция является нетермическим методом, что означает, что она не зависит от тепла для разрушения материалов. Это выгодно для областей применения, где высокие температуры могут привести к ухудшению состояния термочувствительных образцов.
• Точность и контроль: Процессом можно управлять с высокой точностью, что позволяет выполнять определенные разрушения, смешивать или уменьшать размер частиц.
• Быстро и эффективно: Ультразвуковая технология, как правило, является быстрым и эффективным методом, что делает ее пригодной для применения с высокой пропускной способностью.
• Сокращение использования химикатов: Во многих случаях ультразвуковая дезинтеграция может снизить потребность в агрессивных химикатах или органических растворителях, которые могут быть экологически чистыми и снизить риск химического загрязнения.
• Без мелирующих сред, без форсунок: Альтернативные методы дезинтеграции, такие как шаровое фрезерование или гомогенизаторы высокого давления, имеют свои недостатки. Фрезерование шариков/бисера требует использования мелющих сред (бисер или жемчуг), которые необходимо тщательно отделять и очищать. Гомогенизаторы высокого давления имеют форсунки, которые подвержены засорению. В отличие от них, ультразвуковые гомогенизаторы просты в использовании, очень надежны и прочны, не требуют особого 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 масштабирован для промышленных процессов, что делает его пригодным как для лабораторных, так и для крупномасштабных производственных применений.

Принцип работы ультразвукового распада и разрушения клеток

Ультразвуковое излучение создает чередующиеся волны высокого и низкого давления в подверженной воздействию жидкости. Во время цикла низкого давления ультразвуковые волны создают в жидкости небольшие пузырьки вакуума, которые сильно сжимаются 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 растворителе.

Ультразвуковой распад клеточных структур

Поперечные силы могут разрушить волокнистый, целлюлозный материал на мелкие частицы и разрушить стенки клеточной структуры. При этом в жидкость высвобождается больше внутриклеточного материала, такого как крахмал или сахар. Кроме того, материал клеточной стенки разбивается на мелкие обломки.

Этот эффект может быть использован для ферментации, сбраживания и других процессов преобразования органических веществ. После измельчения и измельчения ультразвук делает больше внутриклеточного материала, например, крахмала, а также остатков клеточной стенки доступными для ферментов, которые превращают крахмал в сахара. Он также увеличивает площадь поверхности, подверженной воздействию ферментов во время разжижения или осахаривания. Это, как правило, увеличивает скорость и производительность ферментации дрожжей и других процессов конверсии, например, для увеличения производства этанола из биомассы.

Использование ультразвуковой дезинтеграции – Надежно и эффективно в любом масштабе

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

• лабораторные весы от 1 мл до ок. 5 л, например. UP400St с сонотродом 22 мм
• настольные весы со скоростью от 0,1 до 20 л/мин, например. UIP1000hdT с 34-мм сонотродом и проточной ячейкой
• Масштаб производства от 20 л/мин, например. УИП4000HDT или УИП16000HDT

В таблице ниже приведена приблизительная производительность обработки наших лабораторных ультразвуковых аппаратов:

Пожалуйста, воспользуйтесь формой ниже, если вы хотите получить более подробную информацию об использовании ультразвуковых аппаратов с целью разрушения клеток. Мы будем рады помочь Вам.

В таблице ниже приведена примерная производительность наших промышленных ультразвуковых аппаратов:

Литература / Литература