Ultrazvukový rozpad buniek
Ultrazvukom je účinným prostriedkom na rozpad bunkových štruktúr. Preto sú ultrazvukom široko používané v laboratóriách na rozbitie otvorených buniek, extrakciu intracelulárnych molekúl, proteínov a organel na výskum a analýzu. V priemyselnom meradle sa ultrazvukový rozpad a lýza používa na izoláciu molekúl z bunkových tovární alebo na podporu trávenia biomasy.
Čo je ultrazvukový rozpad?
Ultrazvukový rozpad, tiež známy ako ultrazvuková homogenizácia, je proces, ktorý používa vysoko intenzívne, nízkofrekvenčné ultrazvukové vlny na rozbitie bunkových stien a narušenie molekulárnych štruktúr v kvapalnom médiu. Táto technika sa bežne používa v rôznych vedeckých a priemyselných aplikáciách na niekoľko účelov:
Narušenie buniek: Ultrazvukový rozpad je široko používaný v bunkovej biológii a molekulárnej biológii na narušenie bunkových membrán, uvoľňovanie bunkového obsahu, ako sú proteíny, nukleové kyseliny a organely. Je to užitočné na extrakciu intracelulárnych zložiek na analýzu alebo na lyzovanie buniek v mikrobiológii a biotechnologických procesoch.
- Homogenizácia: Pomáha pri rovnomernom miešaní zložiek vo vzorke, najmä pri manipulácii s nemiešateľnými kvapalinami alebo pri snahe dosiahnuť konzistentnú zmes materiálov.
- Extrakcia bielkovín: V biológii, proteomike, biologických vedách, analýze proteínov je veľmi častou úlohou. Pred analýzou proteínov v skúškach sa musia extrahovať z vnútra bunky a izolovať. Sonicators sú najpoužívanejšou metódou extrakcie bielkovín.
- Fragmentácia DNA: DNA a RNA sú odlišné typy nukleových kyselín, ktoré ukladajú a kódujú genetickú informáciu v bunkách. Keď sa analyzuje DNA a RNA, dlhé vlákna musia byť niekedy fragmentované, čo je proces, ktorý možno spoľahlivo a efektívne vykonať ultrazvukom.
- Príprava vzorky: Vo výskume a analýze je príprava vzoriek bežným postupom pred rôznymi analytickými technikami. Ultrazvukový rozpad môže pomôcť rozpustiť alebo rozptýliť vzorky, čo môže zlepšiť presnosť a reprodukovateľnosť analýz.

Sonikátor sondového typu UP200St na rozpad buniek, bunkové prerušenie a extrakciu
Výhody ultrazvukového rozpadu
Prečo používať sondový sonikátor na rozpad, narušenie buniek a extrakciu intracelulárnych molekúl a proteínov? Sonicator alebo ultrazvukový dismembrátor ponúka množstvo výhod, ktoré robia ultrazvukom vynikajúcu technológiu v porovnaní s inými metódami dezintegrácie, ako je vysokotlaková homogenizácia, guľové mletie alebo mikrofluidizácia.
- Netepelné: Ultrazvukový rozpad je netepelná metóda, čo znamená, že sa nespolieha na teplo na rozklad materiálov. To je výhodné pre aplikácie, kde by vysoké teploty mohli degradovať vzorky citlivé na teplo.
- Presné a kontrolované: Proces je možné riadiť s vysokou presnosťou, čo umožňuje špecifické narušenie, miešanie alebo zmenšenie veľkosti častíc.
- Rýchle a efektívne: Ultrazvukom je všeobecne rýchla a efektívna metóda, čo je vhodné pre aplikácie s vysokou priepustnosťou.
- Znížená spotreba chemikálií: V mnohých prípadoch môže ultrazvukový rozpad znížiť potrebu drsných chemikálií alebo organických rozpúšťadiel, ktoré môžu byť šetrné k životnému prostrediu a znížiť riziko chemickej kontaminácie.
- Žiadne frézky, žiadne trysky: Alternatívne dezintegračné techniky, ako je frézovanie guľôčok / guľôčok alebo vysokotlakové homogenizátory, majú nevýhody. Mletie guľôčok / guľôčok vyžaduje použitie frézovacieho média (guľôčky alebo perly), ktoré sa musí prácne oddeľovať a čistiť. Vysokotlakové homogenizátory majú dýzy, ktoré sú náchylné na upchatie. Naproti tomu ultrazvukové homogenizátory sú ľahko použiteľné, vysoko spoľahlivé a robustné, vyžadujúce veľmi malú údržbu.
- Univerzálnosť: Môže byť aplikovaný na širokú škálu materiálov, vrátane baktérií, rastlinných buniek, tkaniva cicavcov, rias, húb atď., Čo z neho robí všestrannú techniku v rôznych oblastiach.
Škálovateľnosť: Ultrazvuková technika môže byť rozšírená pre priemyselné procesy, takže je vhodná pre laboratórne aj veľkoplošné výrobné aplikácie.
Pracovný princíp ultrazvukovej dezintegrácie a narušenia buniek
Ultrazvukom generuje striedavé vysokotlakové a nízkotlakové vlny v exponovanej kvapaline. Počas nízkotlakového cyklu vytvárajú ultrazvukové vlny malé vákuové bubliny v kvapaline, ktoré sa počas vysokotlakového cyklu prudko zrútia. Tento jav sa nazýva kavitácia. Implózia kavitačnej bubliny spôsobuje silné hydrodynamické strihové sily, ktoré spôsobujú najprv sonoporáciu a následné efektívne narušenie bunkových štruktúr. Intracelulárne molekuly a organely sa úplne uvoľnia do rozpúšťadla.
Ultrazvuková dezintegrácia bunkových štruktúr
Šmykové sily môžu rozpadnúť vláknitý celulózový materiál na jemné častice a rozbiť steny bunkovej štruktúry. Tým sa do kvapaliny uvoľní viac vnútrobunkového materiálu, ako je škrob alebo cukor. Okrem toho sa materiál bunkovej steny rozbíja na malé zvyšky.
Tento účinok sa môže použiť na fermentáciu, trávenie a iné procesy premeny organickej hmoty. Po frézovanie a brúsenie, ultrazvukom robí viac intra-celulárny materiál, napr škrob, rovnako ako bunkové steny nečistoty k dispozícii enzýmy, ktoré premieňajú škrob na cukry. To tiež zvyšuje plochy vystavené enzýmy počas skvapalňovanie alebo saccharification. To zvyčajne zvyšuje rýchlosť a výnos kvasiniek kvasenie a ďalších konverzných procesov, napríklad na podporu výroby etanolu z biomasy.
Použite ultrazvukový rozpad – Spoľahlivo a efektívne v akomkoľvek rozsahu
Hielscher sonicators sú k dispozícii s rôznymi výkonovými a spracovateľskými kapacitami. Či už chcete sonikovať malé biologické vzorky z niekoľkých mikrolitrov na niekoľko litrov alebo potrebujete spracovať veľké bunkové alebo biomasové prúdy na výrobu, Hielscher Ultrasonics vám ponúkne najvhodnejší ultrazvukový dismembrátor pre vašu biologickú aplikáciu.
- laboratórny stupnica pre 1 ml na cca 5L napr. UP400St s 22mm sonotrode
- v hornej plošnej stupnici na cca 0,1 až 20L/min napr. UIP1000hdT s 34 mm sonotrode a flowcell
- výrobnej stupnice začínajúcou na 20L/min napr. UIP4000hdT alebo UIP16000hdT
Nasledujúca tabuľka vám poskytuje informácie o približnej kapacite spracovania našich ultrazvukových prístrojov laboratórnej veľkosti:
Odporúčané Devices | Objem šarže | prietok |
---|---|---|
UIP400MTP 96-jamkový doskový sonikátor | viacvrstvové / mikrotiterové platne | neuv |
Ultrazvukový CupHorn | CupHorn na injekčné liekovky alebo kadičky | neuv |
GDmini2 | Ultrazvukový mikro-prietokový reaktor | neuv |
VialTweeter | 0.5 až 1,5 mL | neuv |
UP100H | 1 až 500mL | 10 až 200mL/min |
UP200Ht, UP200St | 10 až 1000 ml | 20 až 200 ml/min |
UP400St | 10 až 2000mL | 20 až 400mL/min |
ultrazvuková sitová trepačka | neuv | neuv |
Prosím, použite formulár nižšie, ak by ste chceli dostávať viac informácií o používaní ultrazvukových zariadení na účely rozpadu buniek. Budeme radi pomôžeme.
Kontaktuj nás! / Opýtajte sa nás!
Nasledujúca tabuľka vám poskytuje údaje o približnej spracovateľskej kapacite našich priemyselných ultrasonicators:
Objem šarže | prietok | Odporúčané Devices |
---|---|---|
200 ml až 5 l | 0.05 až 1L/min. | UIP500hdT |
1 až 10L | 0.1 až 2L/min. | UIP1000hdT |
5 až 20L | 02 až 4 l / min | UIP2000hdT |
10 až 100L | 2 až 10 l / min | UIP4000hdT |
15 až 150 l | 3 až 15 l/min | UIP6000hdT | neuv | 10 až 100 l / min | UIP16000 |
neuv | väčšia | strapec UIP16000 |

UP400St ultrazvukový homogenizátor na rozpustenie buniek, lýzu a extrakciu proteínov
Literatúra/referencie
- Nico Böhmer, Andreas Dautel, Thomas Eisele, Lutz Fischer (2012): Recombinant expression, purification and characterisation of the native glutamate racemase from Lactobacillus plantarum NC8. Protein Expr Purif. 2013 Mar;88(1):54-60.
- Brandy Verhalen, Stefan Ernst, Michael Börsch, Stephan Wilkens (2012): Dynamic Ligand-induced Conformational Rearrangements in P-glycoprotein as Probed by Fluorescence Resonance Energy Transfer Spectroscopy. J Biol Chem. 2012 Jan 6;287(2): 1112-27.
- Claudia Lindemann, Nataliya Lupilova, Alexandra Müller, Bettina Warscheid, Helmut E. Meyer, Katja Kuhlmann, Martin Eisenacher, Lars I. Leichert (2013): Redox Proteomics Uncovers Peroxynitrite-Sensitive Proteins that Help Escherichia coli to Overcome Nitrosative Stress. J Biol Chem. 2013 Jul 5; 288(27): 19698–19714.
- Elahe Motevaseli, Mahdieh Shirzad, Seyed Mohammad Akrami, Azam-Sadat Mousavi, Akbar Mirsalehian, Mohammad Hossein Modarressi (2013): Normal and tumour cervical cells respond differently to vaginal lactobacilli, independent of pH and lactate. ed Microbiol. 2013 Jul; 62(Pt 7):1065-1072.

Ultrazvukový CupHorn na intenzívnu sonikáciu uzavretých skúmaviek a injekčných liekoviek na sterilnú homogenizáciu vzoriek.

Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizers z laboratórium na priemyselnej veľkosti.