Ultrasonication je učinkovito sredstvo za razgradnjo celičnih struktur. Zato se sonikatorji pogosto uporabljajo v laboratorijih za razbijanje odprtih celic, ekstrakcijo znotrajceličnih molekul, beljakovin in organelov za raziskave in analize. V industrijskem obsegu se ultrazvočni razpad in liza uporabljata za izolacijo molekul iz celičnih tovarn ali za spodbujanje prebave biomase.

Kaj je ultrazvočna dezintegracija?

Ultrazvočna dezintegracija, znana tudi kot ultrazvočna homogenizacija, je proces, ki uporablja visoko intenzivne, nizkofrekvenčne ultrazvočne valove za razgradnjo celičnih sten in motenje molekularnih struktur v tekočem mediju. Ta tehnika se običajno uporablja v različnih znanstvenih in industrijskih aplikacijah za več namenov:

Prekinitev celice: Ultrazvočna dezintegracija se pogosto uporablja v celični biologiji in molekularni biologiji za motenje celičnih membran, sproščanje celičnih vsebin, kot so beljakovine, nukleinske kisline in organele. To je uporabno za ekstrakcijo znotrajceličnih komponent za analizo ali za liziranje celic v mikrobioloških in biotehnoloških procesih.

• Homogenizacijo: Pomaga pri enakomernem mešanju komponent v vzorcu, zlasti pri ravnanju s tekočinami, ki se ne mešajo, ali ko poskušamo doseči dosledno mešanico materialov.
• Ekstrakcija beljakovin: V biologiji, znanosti o življenju proteomike je analiza beljakovin zelo pogosta naloga. Preden se beljakovine lahko analizirajo v testih, jih je treba ekstrahirati iz notranjosti celice in izolirati. Sonicatorji so najbolj razširjena metoda za ekstrakcijo beljakovin.
• Fragmentacija DNK: DNA in RNA sta različni vrsti nukleinskih kislin, ki shranjujeta in kodirata genetske informacije v celicah. Ko analiziramo DNK in RNA, morajo biti dolgi prameni včasih razdrobljeni, proces, ki ga je mogoče zanesljivo in učinkovito opraviti z ultrazvočno razbijanjem.
• Priprava vzorca: Pri raziskavah in analizah je priprava vzorcev običajen postopek pred različnimi analitičnimi tehnikami. Ultrazvočno razpadanje lahko pomaga raztapljati ali razpršiti vzorce, kar lahko izboljša natančnost in ponovljivost analiz.

Prednosti ultrazvočne dezintegracije

Zakaj uporabljati sondo tipa sonikator za razpad, motnje celic in ekstrakcijo znotrajceličnih molekul in beljakovin? Sonicator ali ultrazvočni dismembrator ponuja številne prednosti, zaradi katerih je ultrazvočno razbijanje vrhunska tehnologija v primerjavi z drugimi metodami razpadanja, kot so visokotlačna homogenizacija, rezkanje krogle ali mikrofluidizacija.

• Netoplotno: Ultrazvočni razpad je netermična metoda, kar pomeni, da se ne zanaša na toploto za razgradnjo materialov. To je ugodno za aplikacije, kjer lahko visoke temperature razgradijo toplotno občutljive vzorce.
• Natančen in nadzorovan: Postopek je mogoče nadzorovati z visoko natančnostjo, kar omogoča specifične motnje, mešanje ali zmanjšanje velikosti delcev.
• Hitro in učinkovito: Ultrasonication je na splošno hitra in učinkovita metoda, zaradi česar je primerna za visoko zmogljive aplikacije.
• Zmanjšana uporaba kemikalij: V mnogih primerih lahko ultrazvočna dezintegracija zmanjša potrebo po ostrih kemikalijah ali organskih topilih, ki so lahko okolju prijazna in zmanjšajo tveganje za kemično kontaminacijo.
• Brez rezkalnih medijev, brez šob: Alternativne tehnike razpadanja, kot so rezkanje kroglic / kroglic ali visokotlačni homogenizatorji, imajo pomanjkljivosti. Rezkanje kroglic/kroglic zahteva uporabo rezkalnih medijev (kroglic ali biserov), ki jih je treba težko ločiti in očistiti. Visokotlačni homogenizatorji imajo šobe, ki so nagnjene k zamašitvi. V nasprotju s tem so ultrazvočni homogenizatorji enostavni za uporabo, zelo zanesljivi in robustni, kar zahteva zelo malo vzdrževanja.
• Vsestranskost: Uporablja se lahko za široko paleto materialov, vključno z bakterijami, rastlinskimi celicami, tkivom sesalcev, algami, glivami itd., Zaradi česar je vsestranska tehnika na različnih področjih.
  Skalabilnost: Ultrazvočno tehniko lahko povečamo za industrijske procese, zaradi česar je primerna tako za laboratorijske kot za obsežne proizvodne aplikacije.

Načelo delovanja ultrazvočne dezintegracije in celičnih motenj

Ultrasonication ustvarja izmenično visokotlačne in nizkotlačne valove v izpostavljeni tekočini. Med nizkotlačnim ciklom ultrazvočni valovi ustvarjajo majhne vakuumske mehurčke v tekočini, ki se med visokotlačnim ciklom močno zrušijo. Ta pojav se imenuje kavitacija. Implozija kavitacijskega mehurčka povzroči močne hidrodinamične strižne sile, ki povzročijo prvo sonoporacijo in posledično učinkovito prekinitev celičnih struktur. Znotrajcelične molekule in organele se popolnoma sprostijo v topilo.

Ultrazvočni Dezintegracija celične strukture

Strižne sile lahko razgradijo vlaknasti, celulozni material v drobne delce in zlomijo stene celične strukture. To sprosti več znotrajceličnega materiala, kot je škrob ali sladkor v tekočino. Poleg tega se material celične stene razbije na majhne odpadke.

Ta učinek se lahko uporablja za fermentacijo, prebavo in drugih procesov pretvorbe organske snovi. Po rezkalne, ultrasonication naredi več znotraj celičnega materiala npr škroba kot tudi na voljo na encime, ki pretvarjajo škrob v sladkorje celične stene naplavin EU. Prav tako se poveča površina, izpostavljena encimov v utekočinjanje ali saccharification. To pa običajno poveča hitrost in donos fermentacije kvasovk in drugih procesov pretvorbe, npr za povečanje proizvodnje etanola iz biomase.

Uporabite ultrazvočno dezintegracijo – Zanesljivo in učinkovito v vseh merilih

Hielscher sonicatorji so na voljo z različnimi močmi in zmogljivostmi obdelave. Ne glede na to, ali želite sonikirati majhne biološke vzorce od nekaj mikrolitrov do nekaj litrov ali morate obdelati velike celične ali biomasne tokove za proizvodnjo, vam bo Hielscher Ultrasonics ponudil najprimernejši ultrazvočni dismembrator za vašo biološko uporabo.

• laboratorij lestvica za 1 ml do pribl. 5L npr UP400St z 22mm sonotrode
• klop na vrh lestvice po pribl. 0,1 do 20L / min npr UIP1000hdT z 34mm sonotrode in flowcell
• Proizvodnja začetna skala na 20L / min npr UIP4000hdT ali UIP16000hdT

Spodnja tabela vam prikazuje približno zmogljivost obdelave naših laboratorijskih ultrazvočnikov:

Prosimo, uporabite spodnji obrazec, če želite prejeti več informacij v zvezi z uporabo ultrazvočne naprave za namen razpad celic. Mi bomo z veseljem pomagali.

Spodnja tabela vam prikazuje približno zmogljivost obdelave naših industrijskih ultrazvočnih naprav:

Literatura/reference