Zvládnutie laboratórnych úloh pomocou ultrazvukového homogenizátora
Sonikátory sú základnými laboratórnymi nástrojmi používanými pre širokú škálu aplikácií, ako je homogenizácia a miešanie, extrakcia, dispergácia, emulgácia, rozpúšťanie, narušenie buniek, fragmentácia DNA a sonochemické reakcie. Sondy sa zvyčajne používajú na plnenie týchto bežných úloh pri každodennej laboratórnej práci. Pre laboratórne vzorky, kde je krížová kontaminácia alebo strata vzorky limitujúcimi faktormi, sú bezkontaktné sonikátory Hielscher riešením na ultrazvukovú prípravu vzoriek.
Sondou a bezkontaktné sonikátory
Sonikátor sondového typu aplikuje intenzívne ultrazvukové vlny – zaostrené na špičku sonotrody alebo sondy – do média. Použitie otvorenej alebo uzavretej nádoby umožňuje jednoduchú, ale spoľahlivú ultrazvukovú úpravu kvapalných médií. Montáž sonotródy na prietokovú bunku umožňuje nepretržitú sonikáciu prúdu kvapaliny. Takéto prietokové nastavenie je sofistikovaný spôsob ultrazvukového spracovania väčších objemov alebo viskóznych kvapalín a pást.
Pomocou bezkontaktných sonikátorov, ako sú VialTweeter, Multi-jam Plate Sonicator UIP400MTP, CupHorn a prietokový reaktor GDmini2, je možné vzorky spracovávať za bezdotykových / bezkontaktných podmienok – zabránenie krížovej kontaminácii a strate vzorky. Ďalšou výhodou bezkontaktných sonikátorov Hielscher je vysoká kapacita pri príprave vzoriek.
Sonikácia je akt aplikácie výkonového ultrazvuku pomocou ultrazvukovej sondy na miešanie a manipuláciu s časticami vo vzorke. Ultrazvukové prístroje sú široko používané v akademickom výskume, analytických a forenzných laboratóriách, klinických zariadeniach a výrobných závodoch, kde sa sonikácia používa na homogenizáciu a miešanie suspenzií kvapalina-kvapalina alebo kvapalina-pevná látka, na extrakciu bioaktívnych látok a bunkových zlúčenín, na rozklad buniek, baktérií a tkanív, na rozpustenie práškov, na uvoľnenie biofilmov alebo na iniciovanie chemických reakcií.
Keďže oblasť použitia sonikátorov je taká široká, sonikátory sa často označujú vo vzťahu k ich špecifickej úlohe. Preto ultrazvukové prístroje nájdete pod rôznymi pojmami, ako napríklad:
- Ultrazvukový homogenizátor:
Ultrazvukové homogenizátory sa používajú na zmiešanie a zmiešanie dvoch alebo viacerých fáz do rovnomernej suspenzie. Ako výkonná alternatíva k vysokotlakovým homogenizátorom, lopatkovým miešadlám a mikrofluidizátorom žiaria sondové sondové sondy svojou výnimočnou schopnosťou produkovať nanodisperzie a nanoemulzie. - Ultrazvukový dispergátor:
Ultrazvukové dispergátory využívajú vysokofrekvenčné zvukové vlny na rozklad častíc na menšie veľkosti a ich rovnomerné rozloženie v kvapaline. Tento proces je obzvlášť užitočný na vytváranie stabilných suspenzií pevných častíc v kvapalinách, ako sú dispergované pigmenty v atramentoch alebo častice v suspenziách. - Ultrazvukový emulgátor:
Ultrazvukové emulgátory využívajú ultrazvukové vlny na vytváranie jemných emulzií zmiešaním dvoch nemiešateľných kvapalín, ako je olej a voda. Zvukové vlny s vysokou intenzitou vytvárajú kavitačné bubliny, ktoré implodujú a vytvárajú intenzívne šmykové sily, ktoré rozkladajú kvapôčky na emulzie nanoveľkosti, vďaka čomu sú stabilné a rovnomerné. - Ultrazvukový drvič buniek:
Tieto zariadenia, známe aj ako ultrazvukové bunkové disruptory alebo lyzátory, využívajú ultrazvukovú energiu na rozbitie bunkových membrán a uvoľnenie intracelulárneho obsahu. Tento proces je nevyhnutný v biologických a biochemických aplikáciách na extrakciu proteínov, DNA a iných bunkových zložiek. - Ultrazvukový extraktor:
Ultrazvukové extraktory používajú ultrazvukové vlny na narušenie rastlinného materiálu, čím sa zvyšuje extrakcia bioaktívnych zlúčenín, ako sú éterické oleje, flavonoidy alebo iné fytochemikálie. Kavitačný účinok zlepšuje prienik rozpúšťadla a prenos hmoty, čo vedie k efektívnejšej extrakcii. - Ultrazvukový rozpúšťač:
Ultrazvukové rozpúšťače využívajú ultrazvukovú energiu na rýchle a efektívne rozpúšťanie pevných látok v kvapalinách. To je užitočné pri príprave roztokov alebo suspenzií, kde je potrebné rozpustenú látku rovnomerne a rýchlo rozptýliť, napríklad vo farmaceutických alebo chemických prípravkoch. - Ultrazvukový mixér:
Ultrazvukové mixéry využívajú ultrazvukové vlny s vysokou intenzitou na miešanie kvapalín a suspenzií, čím sa zabezpečuje rovnomerné zloženie. Tento proces miešania dokáže zvládnuť širokú škálu viskozít a je obzvlášť účinný pri homogenizácii produktov, ktoré sa ťažko miešajú konvenčnými metódami, ako sú cementové pasty alebo predzmesi s vysokým zaťažením pevných látok. - Ultrazvukové miešadlo:
Ultrazvukové miešadlá využívajú ultrazvukovú energiu na miešanie alebo miešanie kvapalín, čím podporujú rovnomerné miešanie a zabraňujú sedimentácii. Táto metóda je prospešná v rôznych priemyselných odvetviach na udržanie konzistencie roztokov, suspenzií alebo disperzií v priebehu času.
Sonikácia viacjamkových tanierov a Petriho misiek
Viacjamkové taniere a Petriho misky sú bežné laboratórne cievy, ktoré sa navzájom veľmi líšia. Viacjamkové platne, tiež známe ako mikrodoštičky alebo mikrojamkové platne, sú ploché platne s viacerými “studne” používa sa ako malé skúmavky. Dodávajú sa v rôznych konfiguráciách, zvyčajne so 6, 12, 24, 48, 96, 384 alebo 1536 vrtmi, čo umožňuje vysokovýkonný skríning a testovanie.
Petriho misky sú na druhej strane plytké, valcovité misky s vekom, ktoré sú zvyčajne vyrobené zo skla alebo plastu. Poskytujú rovnú plochu na kultiváciu mikroorganizmov.
Špecifický dizajn oboch nádob na vzorky prináša výzvy, keď by sa sonikácia mala použiť ako krok spracovania. S doštičkovým sonikátorom UIP400MTP ponúka spoločnosť Hielscher výkonný sonikátor, ktorý si poradí s akýmikoľvek štandardnými viacjamkovými platňami, mikroplatničkami a Petriho miskami.
Zistite viac o UIP400MTP ako výkonnom sonikátore na prípravu vzoriek v 96-jamkových tanieroch a Petriho miskách!
Tento sonikátor Hielscher je certifikovaný ISO, v súlade s UL, RoHs a CE. Má prevádzkovú schopnosť 24 hodín denne, 7 dní v týždni pre vysokovýkonné pracovné postupy.
Nasledujúca tabuľka poskytuje prehľad našich sondových a bezkontaktných ultrazvukových prístrojov pre bežné laboratórne aplikácie:
| Odporúčané zariadenia | Objem dávky | Prietok |
|---|---|---|
| UIP400MTP 96-jamkový tanierový sonikátor | viacjamkové / mikrotitračné platne | N.A. |
| Ultrazvukový CupHorn | CupHorn pre injekčné liekovky alebo kadičky | N.A. |
| GDmini2 | Ultrazvukový mikroprietokový reaktor | N.A. |
| VialTweeter | 05 až 1,5 ml | N.A. |
| UP100H | 1 až 500 ml | 10 až 200 ml/min |
| UP200Ht, UP200St | 10 až 1000 ml | 20 až 200 ml/min |
| UP400St | 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min |
| UIP500hdT | 100 až 5000 ml | 00,1 až 4 l/min |
| Ultrazvuková trepačka na sito | N.A. | N.A. |
Kontaktujte nás! / Opýtajte sa nás!
často kladené otázky
Ako používať laboratórny sonikátor?
Laboratórny sonikátor je prístroj používaný na aplikáciu ultrazvukovej energie na miešanie častíc vo vzorke, často za účelom homogenizácie, emulgácie, dispergácie nanočastíc alebo narušenia buniek. Ak chcete použiť laboratórny sonikátor, musíte najskôr pripraviť vzorku vo vhodnej nádobe. Ak používate sondový sonikátor, ponorte sondu do vzorky a uistite sa, že sa nedotýka strán alebo dna nádoby. Upravte nastavenia sonikátora, ako je amplitúda, pulzová frekvencia a trvanie podľa špecifických požiadaviek vašej aplikácie. V prípade bezkontaktného sonikátora umiestnite nádobu na vzorky do držiaka podľa pokynov v návode, aby sa ultrazvukové vlny prenášali optimálnym spôsobom. Zapnite sonikátor a sledujte proces a podľa potreby upravujte parametre, aby ste dosiahli požadovaný efekt. Vždy noste vhodné ochranné prostriedky, napríklad ochranu sluchu.
Aké sú aplikácie sonikátorov v laboratóriách?
Sonikácia má množstvo aplikácií v laboratóriách v rôznych oblastiach. Bežne sa používa na narušenie a lýzu buniek, čo umožňuje extrakciu intracelulárnych zložiek, ako je DNA, RNA a proteíny. Používa sa tiež pri príprave emulzií a disperzií, čím sa zvyšuje miešanie nemiešateľných kvapalín alebo distribúcia nanočastíc v médiu. Sonikátory sú cenné pri syntéze nanočastíc, pomáhajú pri zmenšovaní veľkosti častíc a prevencii aglomerácie. Okrem toho sa sonikácia používa na odplyňovanie kvapalín, odstraňovanie rozpustených plynov, ktoré môžu interferovať s určitými analytickými technikami.
Aký je rozdiel medzi sondovým sonikátorom a ultrazvukovým kúpeľom?
Hlavný rozdiel medzi sondovým sonikátorom a ultrazvukovým kúpeľom spočíva v ich dizajne a aplikácii. Sonikátor typu sondy používa titánovú sondu, ktorá sa priamo dotýka vzorky a dodáva intenzívnu ultrazvukovú energiu do lokalizovanej oblasti. Táto priama aplikácia je ideálna pre malé až veľké objemy a poskytuje presnú kontrolu nad procesom sonikácie. Naproti tomu ultrazvukový kúpeľ prenáša ultrazvukové vlny cez kvapalné médium, v ktorom je umiestnená nádoba na vzorky. Táto nepriama sonikácia je slabá a nerovnomerná, preto sa bežne používa na čistenie alebo odplyňovanie.
Nepriamu sonikaciu za intenzívnych a jednotných podmienok je možné dosiahnuť pomocou bezkontaktných sonikátorov, ako je VialTweeter, Multi-jamkový sonikátor UIP400MTP alebo prietokový reaktor GDmini2. Tieto vysokovýkonné sonikátory umožňujú presne riadenú sonikáciu vzoriek, vďaka čomu sú vhodné na výskum a diagnostiku.
Aké sú aplikácie sonikácie v HPLC?
Vo vysokoúčinnej kvapalinovej chromatografii (HPLC) umožňuje sonikácia modifikáciu a funkcionalizáciu nanočastíc, ako sú mikroguľôčky oxidu kremičitého alebo zirkónu. Ultrazvuk je vysoko účinná metóda na syntézu častíc oxidu kremičitého jadro-plášť, ktoré sú obzvlášť užitočné pre HPLC kolóny.
Okrem toho sa na prípravu vzoriek používa sonikácia. Zabezpečuje dôkladné premiešanie a rozpustenie analytov a činidiel, čo je rozhodujúce pre presné a reprodukovateľné chromatografické výsledky. Sonikácia pomáha pri odplyňovaní rozpúšťadiel, odstraňovaní rozpustených plynov, ktoré môžu vytvárať bubliny a interferovať s prietokom a detekciou v systémoch HPLC. Okrem toho sa sonikácia používa na čistenie komponentov HPLC, ako sú kolóny a časti vstrekovačov, čím sa zabezpečuje účinné odstránenie všetkých kontaminantov alebo zvyškov.
Ako sa Sonicator používa v biotechnológii a prírodných vedách?
V biotechnológii a biologických vedách sú ultrazvukové prístroje nepostrádateľným nástrojom pre rôzne aplikácie. Vo veľkej miere sa používajú na lýzu buniek a extrakciu intracelulárnych materiálov, čo je nevyhnutné pre štúdie molekulárnej biológie zahŕňajúce nukleové kyseliny a proteíny. Sonikácia sa používa pri fragmentácii DNA, RNA a chromatínu na sekvenovanie a iné genetické analýzy, čo umožňuje štúdium genetického materiálu v jemnejšom meradle. Okrem toho sa sonikátory používajú pri príprave lipozómov a iných systémov dodávania liekov na báze nanočastíc, čím sa zvyšuje účinnosť a zacielenie terapeutických látok.
Literatúra / Referencie
- 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
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratórium do priemyselná veľkosť.