Ultrazvukové homogenizátory tkanív

• Ultrazvukové spracovanie je bezpečná a účinná metóda homogenizácie tkanív.
• Ultrazvukové aplikácie zahŕňajú prípravu tkanív a suspenzií, extrakciu proteínov, DNA/ RNA a účinných látok, ako aj aktiváciu / inaktiváciu enzýmov a kvasiniek.
• Presná regulovateľnosť sondových ultrazvukových homogenizátorov umožňuje spoľahlivú prípravu vzoriek tkanív.

Homogenizácia tkanív pomocou ultrazvukových sond

Homogenizácia tkanív je proces prípravy vzoriek, pri ktorom sa živočíšne a rastlinné bunky alebo mikroorganizmy pripravujú pred extrakciou vnútrobunkových látok, ako sú proteíny, DNA alebo RNA. Na uvoľnenie obsahu bunky sa musí narušiť bunková membrána. Po rozrušení bunkovej steny sa vnútrobunkové makromolekuly voľne pohybujú v tlmivom roztoku, čím sa sprístupnia organely, proteíny a DNA/ RNA. Ultrazvukové homogenizátory tkanív a dezintegrátory buniek sú veľmi účinné nástroje na rozrušovanie buniek, lýzu a extrakciu.

Ultrazvukové homogenizátory tkanív v porovnaní s alternatívnymi technikami lýzy

Možno si kladiete otázku, ktorá technika rozrušovania buniek a ktoré zariadenie na homogenizáciu tkanív sú najlepšou voľbou pre vaše laboratórium. Nižšie nájdete niekoľko argumentov v prospech ultrazvukovej lýzy a homogenizácie tkanív, pretože ultrazvukové spracovanie má oproti alternatívnym metódam homogenizácie viacero výhod:

• Účinnosť: Ultrazvuková homogenizácia je rýchla a účinná metóda rozrušovania tkanív a buniek. Ultrazvukové homogenizátory tkanív využívajú princíp akustickej kavitácie. Táto metóda je vysoko účinná a dokáže rozrušiť bunky v priebehu niekoľkých sekúnd. Keďže intenzitu možno nastaviť od miernej až po vysokú, sonikácia je obzvlášť účinná pri tvrdých alebo vláknitých tkanivách, ktoré sa inými metódami homogenizujú ťažko.



• Predchádzanie krížovej kontaminácii: Hielscher ponúka výkonné ultrazvukové homogenizátory tkanív, ktoré pripravujú vzorku nepriamou sonikáciou. Prístrojom UIP400MTP (ideálnym pre mikrotitračné a viacjamkové platničky), ako aj zariadeniami VialTweeter a CupHorn (ideálnymi pre liekovky, skúmavky a kadičky) ponúka Hielscher ultrazvukové zariadenia na rozrušovanie buniek určené na bezkontaktnú homogenizáciu, ktorá znižuje riziko krížovej kontaminácie medzi vzorkami. Zároveň minimalizuje riziko zanesenia kontaminantov z mlecích povrchov alebo iných homogenizačných zariadení.
• Flexibilita: Ultrazvukovú homogenizáciu možno použiť pri rôznych veľkostiach a objemoch vzoriek, od malých objemov až po veľké vzorky tkanív. Okrem toho je ultrazvuková homogenizácia vhodná aj pre širokú škálu typov vzoriek vrátane rastlinných tkanív, živočíšnych tkanív a mikrobiálnych kultúr. Intenzitu a trvanie ultrazvukového spracovania možno upraviť tak, aby sa optimalizoval stupeň rozrušenia rôznych typov tkanív.
• Reprodukovateľnosť: Ultrazvuková homogenizácia poskytuje konzistentné výsledky a umožňuje presnú reguláciu parametrov homogenizácie, ako sú výstupný výkon a čas sonikácie. To pomáha zabezpečiť reprodukovateľnosť a presnosť experimentálnych údajov.
• Zachovanie biomolekúl: Ultrazvukové spracovanie pomocou sondy je netepelné spracovanie. To znamená, že jeho účinok nie je založený na teple. Pri každom mechanickom spracovaní však vzniká teplo v súlade s druhým termodynamickým zákonom. To znamená, že pri dlhšej sonikácii sa vzorka zohrieva. Najmodernejšie ultrazvukové prístroje Hielscher sú vybavené snímačmi teploty a inteligentným softvérom na monitorovanie teploty. Sofistikované možnosti chladenia umožňujú predchádzať tepelnej degradácii a pomáhajú zachovať aktivitu biomolekúl citlivých na teplo, ako sú enzýmy a proteíny.
• Úspora času: Vysoká účinnosť ultrazvukového spracovania pomocou sondy umožňuje rýchlu homogenizáciu tkanív, čo šetrí čas v porovnaní s inými metódami, ktoré vyžadujú rozsiahlejšiu fyzickú manipuláciu s tkanivom.

Ultrazvuková homogenizácia tkanív ponúka viacero výhod oproti alternatívnym metódam homogenizácie. Preto sú ultrazvukové homogenizátory tkanív preferovanou technikou rozrušovania buniek v rôznych výskumných a priemyselných aplikáciách.

Príklad protokolu homogenizácie tkanív pomocou ultrazvukovej sondy:

Ultrazvukové prístroje uľahčujú homogenizáciu tkanív jednoduchou obsluhou a rýchlym postupom homogenizácie. Zároveň možno presne regulovať a monitorovať parametre ultrazvukového procesu, takže výsledky sú spoľahlivé a reprodukovateľné.
 
Materiál:

• Vzorka tkaniva (napr. pečeň, mozog, sval)
• Pufor (napr. PBS, Tris-HCl)
• Zmes inhibítorov proteáz
• Ultrazvukový homogenizátor (sondový)
• Ľad
• Mikrocentrifugačné skúmavky
• Pipety

Protokol ultrazvukovej homogenizácie tkanív:

Poznámka: Trvanie a intenzitu sonikácie môže byť potrebné optimalizovať v závislosti od typu tkaniva, veku a zdravotného stavu, ako aj od konkrétnych následných aplikácií. Na optimalizáciu výťažnosti a kvality homogenátu je tiež dôležité starostlivo vybrať pufor, inhibítory proteáz a ďalšie prísady.

Hlavné výhody ultrazvukových homogenizátorov tkanív Hielscher

• rýchle a účinné mletie, homogenizácia, lýza a rozrušovanie buniek alebo extrakcia pomocou silnej ultrazvukovej kavitácie
• jednoduché a intuitívne používanie a obsluha (vyberte si analógovú alebo digitálnu verziu)
• jednoduché čistenie povrchov prichádzajúcich do kontaktu s produktom preplachovaním sonotródy počas sonikácie (CIP čistenie na mieste/ SIP sterilizácia na mieste)
• protihlukový kryt (protihlukový kryt pre laboratórne prístroje je celý vyrobený z akrylátového skla na zabezpečenie úplnej viditeľnosti z akéhokoľvek uhla)
• úplná kontrola nad parametrami procesu prostredníctvom digitálneho dotykového displeja na prístroji (digitálne ultrazvukové prístroje) alebo merača výkonu (pri analógových prístrojoch)
• integrovaná regulácia teploty (dôležitá pre labilné vzorky tkanív citlivé na teplo)
• prestávky počas homogenizácie možno individuálne definovať a prednastaviť v digitálnom menu
• všetky digitálne prístroje sú vybavené automatickým zaznamenávaním údajov (na integrovanej karte SD/USB-ComboCard), pripojiteľným snímačom teploty a diaľkovým ovládaním cez prehliadač.
• spracovanie viacerých vzoriek pomocou VialTweeter, CupHorn alebo použitím 4- alebo 8-prstových sonotród (napr. na integráciu do procesov s laboratórnymi robotmi)
• pre aplikácie v malom aj veľkom meradle

Nasledujúca tabuľka poskytuje prehľad o približnej kapacite spracovania našich ultrazvukových homogenizátorov tkanív pri dezintegrácii buniek, lýze a extrakcii:

Nájdite optimálny ultrazvukový homogenizátor tkanív pre svoju aplikáciu

Ultrazvukové homogenizátory tkanív Hielscher sú dostupné s ultrazvukovým výkonom v rozsahu od 50W do 16 000W (16kW).
Pracovníci laboratórií oceňujú jednoduchú a intuitívnu obsluhu ultrazvukových laboratórnych homogenizátorov Hielscher. V závislosti od konkrétnych požiadaviek sa zariadenia Hielscher dodávajú s digitálnym alebo analógovým ovládaním.

1. VialTweeter je výkonný ultrazvukový homogenizátor, ktorý umožňuje súčasnú sonikáciu až 10 liekoviek alebo skúmaviek pri rovnakej intenzite. Vďaka nepriamej sonikácii sa úplne predchádza krížovej kontaminácii a strate vzorky. Používanie jednorazových liekoviek znižuje potrebu čistenia a sanitácie na minimum. Blokovú sonotródu možno sterilizovať v autokláve.
2. Sonikátor doštičiek UIP400MTP je ideálny pri práci s mikrotitračnými a viacjamkovými doštičkami, napríklad s 96-jamkovými doštičkami. Jednoducho vložte viacjamkovú doštičku alebo Petriho misku do zariadenia UIP400MTP a všetky vzorky sa rovnomerne sonikujú. So sonikátorom doštičiek UIP400MTP je spracovanie veľkého počtu vzoriek jednoduché a efektívne!
3. V sortimente laboratórnych ultrazvukových zariadení so sondou si možno vybrať homogenizátory s výkonom 50 wattov, 100 wattov, 200 wattov a 400 wattov.
   UP50H (50W)
   UP100H (100W)
   UP200Ht / UP200St (200W)
   UP400St (400W)

Aplikácie a využitie ultrazvukových homogenizátorov tkanív

Ultrazvukové homogenizátory sa bežne používajú na rozomieľanie tkanív, rozrušovanie a lýzu buniek a homogenizáciu biologických vzoriek pred extrakciou vnútrobunkových látok na molekulovej úrovni. Riadenou sonikáciou vzoriek možno vykonať všetky kroky od lýzy cez extrakciu až po homogenizáciu pomocou toho istého ultrazvukového dezintegrátora buniek.
Veľkou výhodou ultrazvukových homogenizátorov je ľahko nastaviteľný príkon a intenzita sonikácie. Ultrazvukové dezintegrátory buniek (lyzátory) Hielscher umožňujú regulovať intenzitu sonikácie nastavením amplitúdy od 20% do 100%.
Ako alternatívu ku kontinuálnej prevádzke možno ultrazvukový homogenizátor nastaviť na cyklický režim, napríklad na sonikáciu tkanív citlivých na teplo. Sonikácia v pulznom režime znamená, že ultrazvukové zariadenie vytvára ultrazvukové vlny s vysokou intenzitou v pravidelných cykloch. Trvanie sonikácie a dĺžku prestávky môže používateľ nastaviť individuálne.
Pri pulznej sonikácii, počas prestávky, sa sonikovaný materiál môže vrátiť do pokojového stavu a vzorka sa môže ochladiť (využitím prestávky na odvod tepla). Intenzitu spracovania tak možno presne nastaviť podľa tkaniva a znižuje sa nežiaduce zahrievanie vzorky.
Ultrazvukové homogenizátory tkanív sú robustné a ľahko sa používajú, pričom poskytujú spoľahlivé výsledky a zaručujú reprodukovateľnosť vďaka úplnej kontrole nad všetkými dôležitými procesnými parametrami.
Medzi bežné oblasti použitia ultrazvukového rozomieľania tkanív, rozrušovania buniek, lýzy, extrakcie a homogenizácie patria biologické a farmaceutické laboratóriá, mikrobiológia, proteomický a genomický výskum (napríklad uvoľňovanie proteínov pred Western blottingom a enzýmovou imunosorbentovou analýzou ELISA), ale aj výroba rastlinných extraktov a bioaktívnych zlúčenín pre potravinársky, farmaceutický a kozmetický priemysel.

• Kliknutím sem získate konkrétne odporúčania týkajúce sa postupov prípravy vzoriek, homogenizácie tkanív, lýzy a extrakcie (napríklad buniek, baktérií, spór, účinných látok)!
• Prečítajte si tu, prečo sú sonikátory nevyhnutným nástrojom proteomického výskumu!
• Zistite, ako sonikácia uľahčuje prácu v genomickom výskume!

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.