Sonication tipa sonde za pripravo vzorca: izčrpen vodnik
Sondno ultrazvočno razbijanje je močno orodje za motenje celic, striženje DNK in razprševanje delcev v tekočih vzorcih. Kot vse tehnike v znanosti o življenju, mikrobiologiji in klinični analizi tudi ultrazvočna obdelava zahteva skrbno optimizacijo, da se prepreči poškodba vzorca, zlasti pri delu z materiali, občutljivimi na toploto. Z upoštevanjem nasvetov – kot je hranjenje vzorcev na ledu, nadzor amplitude ultrazvočne razbijanja, uporaba impulznega načina in optimizacija globine potopitve sonotrode – Lahko dosežete učinkovite in ponovljive rezultate. Konec koncev, dobro optimiziran protokol ultrazvočnega razbijanja zagotavlja uspeh nadaljnjih aplikacij in ohranja celovitost vaših dragocenih vzorcev.
ultrazvočno razbijanje – Nepogrešljiv korak pri pripravi vzorca
Sondno ultrazvočno razbijanje je široko uporabljena tehnika za pripravo vzorcev v bioloških, kemijskih in materialnih raziskavah. Postopek vključuje uporabo ultrazvočne energije za razbijanje celic, striženje DNK, razpršitev nanodelcev ali emulgiranje raztopin. Prenos visokoenergijskih ultrazvočnih valov skozi tekoči vzorec prek sonde (sonotrode, rog, sonoproba), ultrazvočna razbijanja tipa sonde ustvarja lokalizirana območja visokega tlaka, turbulence in kavitacije, ki mehansko moti celične strukture ali homogeno razprši delce. Vendar pa tehnika zahteva skrbno optimizacijo, da se izognemo poškodbam vzorca, zlasti občutljivih bioloških materialov, kot so beljakovine in nukleinske kisline. Ta priročnik o ultrazvočnem razbijanju tipa sonde vsebuje praktične nasvete za učinkovito pripravo vzorca.

Ultrazvočni laboratorijski homogenizator UP200Ht je priljubljen v raziskovalnih laboratorijih za pripravo vzorcev, lizo, ekstrakcijo, fragmentacijo in raztapljanje DNK.
- Prilagajanje nastavitev amplitude
Amplituda ultrazvočnega razbijanja se nanaša na velikost vibracij, ki jih proizvaja sonda. Višje amplitude zagotavljajo intenzivnejšo ultrazvočno energijo, vendar ustvarjajo več toplote, kar povečuje tveganje za razgradnjo vzorca. V nasprotju s tem nižje amplitude zagotavljajo nežnejšo ultrazvočno razbijanje, zmanjšujejo kopičenje toplote, hkrati pa ohranjajo celovitost vzorca.
Glede na vašo specifično uporabo lahko uporaba nižje amplitude v daljšem obdobju zagotovi boljše rezultate kot uporaba zelo visoke amplitude za kratke izbruhe. Ta pristop zmanjšuje možnosti toplotne razgradnje, hkrati pa zagotavlja ustrezno prekinitev ali mešanje vzorca. - Uporaba samodejnega protokoliranja podatkov
Pametni meni vseh Hielscher digitalnih sonicatorjev ima samodejno snemanje podatkov. V trenutku, ko vklopite zvočnikator, so vsi pomembni podatki, kot so vnos energije (skupna in neto), amplituda, moč, čas – Celo temperatura in tlak se spremljata, če ste priključili senzorje temperature in tlaka. Vsi podatki so zapisani z datumskim in časovnim žigom kot datoteka CSV na vgrajeni kartici SD.
- Optimizacija trajanja ultrazvočnega razbijanja: Določite pravi čas
Trajanje ultrazvočnega razbijanja igra ključno vlogo pri uspešni prekinitvi vzorca, ne da bi povzročili škodo. Prekomerno ultrazvočno razbijanje lahko povzroči razgradnjo vzorca, medtem ko lahko premajhna ultrazvočnost povzroči, da vzorec ni dovolj obdelan. Idealno trajanje je odvisno od vrste vzorca (npr. celice, tkiva ali delci), volumna in koncentracije.
Naš nasvet: Začnite z majhnimi in postopoma podaljšujte čas ultrazvočnega razbijanja. Začnite s kratkimi ultrazvočnimi seansami in postopoma podaljšujte čas, ko ocenjujete obseg motenj vzorca. Poleg tega vizualno opazujte vzorec za znake penjenja ali prekomernega segrevanja kot indikatorje prekomerne ultrazvočne razbivanja. - Uporabite impulzni način za zmanjšanje kopičenja toplote
Hielscher sonicatorji lahko delujejo v impulznem načinu, kar je še posebej uporabno za temperaturno občutljive vzorce. Impulzni način se izmenjuje med fazo ultrazvočnega razbijanja in počitka, kar omogoča, da se vzorec ohladi med impulzi. To preprečuje hitre temperaturne skoke, kar zmanjšuje tveganje za toplotno povzročeno degradacijo. - Pomen nadzora temperature: Naj bodo vaši vzorci hladni
Sonication prenaša ultrazvočno energijo v tekočino, ki ustvarja toploto zaradi turbulence in trenja. Če se ne preverja, lahko to povzroči povišane temperature, ki lahko razgradijo občutljive biološke vzorce, kot so beljakovine, encimi in nukleinske kisline. Da bi to ublažili, je nadzor temperature ključnega pomena med ultrazvočnim razbijanjem.
Eden najpreprostejših in najučinkovitejših načinov za preprečevanje pregrevanja je, da vzorce hranite na ledu skozi celoten postopek ultrazvočnega razbijanja. To pomaga vzdrževati stabilno, nizko temperaturo in ščiti vzorec pred toplotno razgradnjo.
Vsi Hielscher digitalni zvočni aparati imajo nadzor temperature. Vtični temperaturni senzor neprekinjeno meri temperaturo v vzorcu. V skladu z nastavljeno temperaturno mejo v programu, se sonikator samodejno ustavi, ko je dosežena zgornja meja temperature, in nadaljuje s ultrazvočnim razbijanjem takoj, ko je dosežena spodnja meja nastavljene temperaturne delte.
Poleg tega lahko:- Pred začetkom postopka ultrazvočnega razbijanja postavite epruveto z vzorcem na led.
- Občasno prekinite ultrazvočno razbijanje, da omogočite hlajenje, če so potrebne daljše seje.
- Vzorec hranite na ledu po ultrazvočnem razbijanju, da ga še bolj stabilizirate.
To je še posebej pomembno za vzorce beljakovin, saj lahko beljakovine pri povišanih temperaturah hitro denaturirajo. Z ohranjanjem hladnih vzorcev ohranite njihovo funkcionalno celovitost za nadaljnje aplikacije, kot so Western blotting, encimski testi ali masna spektrometrija.
- Prava velikost sonotrode za vaš vzorec
Izbira prave velikosti sonotrode za ultrazvočno razbijanje vzorcev v znanosti o življenju in mikrobiologiji je ključnega pomena za zagotavljanje optimalnega prenosa energije in učinkovitega razbijanja celic ali biomolekul. Pravilno velika sonotroda omogoča učinkovito kavitacijo, ki je bistvenega pomena za razgradnjo celičnih sten, liziranje celic in homogenizacijo vzorcev. Če je sonotroda prevelika ali premajhna za prostornino ali vrsto vzorca, lahko povzroči neenakomerno ultrazvočno razbijevanje, prekomerno segrevanje ali neustrezne motnje celic, kar lahko ogrozi eksperimentalne rezultate. Zato izbira ustrezne velikosti sonotrode pomaga ohranjati celovitost vzorca in zagotavlja ponovljivost v poskusih.
- Pravilna globina sonde: Izogibajte se penjenju in enakomerni izpostavljenosti
Namestitev sonde je kritičen, a pogosto spregledan dejavnik pri ultrazvočnem razbijanju. Ustrezna globina sonde zagotavlja učinkovit prenos energije in mešanje vzorcev. Če je sonda preveč plitka, lahko pride do prekomernega penjenja, ki lahko ujame zračne mehurčke in zmanjša učinkovitost ultrazvočnega razbijanja. Če je sonda pregloboka, morda ne boste dosegli ustrezne cirkulacije, kar bo povzročilo neenakomerno ultrazvočno razbijanje vzorca.
Idealna globina sonde je običajno med 1/4 in 1/3 višine tekočine v cevi ali posodi. Eksperimentirajte z različnimi globinami, da poiščete optimalen položaj, ki maksimira prenos energije, ne da bi povzročil penjenje.
Velika posoda za vzorce bi lahko koristila počasnemu premikanju sonotrode skozi vzorec, da se zagotovi enakomerna ultrazvočna razbijanje celotnega vzorca.
Če uporabljate modele sonikatorja z več vzorci CupHorn ali UIP400MTP, napolnite posodo, kot je opisano v priročniku. - Optimizirajte postopek ultrazvočnega razbijanja: prilagodite svojemu vzorcu
Ključ do uspešne sonde je optimizacija. Ker se različni vzorci, vključno s celicami, tkivi in kemikalijami, različno odzivajo na ultrazvočno energijo, je pomembno, da postopek prilagodite svojim specifičnim potrebam. Dejavniki, ki jih je treba upoštevati med optimizacijo, vključujejo:
Vzorčni volumen: Večji volumni lahko zahtevajo daljši čas ultrazvočnega razbijanja ali večje amplitude.
Viskoznost vzorca: Viskozni vzorci bodo morda potrebovali intenzivnejšo ultrazvočno razbijanje, da bi dosegli zadostne motnje.
Želeni rezultat: Če lizirate trda tkiva, bo morda potreben intenzivnejši režim ultrazvočne obdelave, medtem ko lahko krajša ultrazvočna razbijanje zadostuje za striženje DNK.
S sistematičnim preizkušanjem in izpopolnjevanjem parametrov – kot so amplituda, trajanje in globina sonde - lahko optimizirate postopek ultrazvočnega razbijanja za vaš edinstven vzorec.
Poiščite pravi sonikator za nalogo priprave vzorcev
Hielscher Ultrasonics ponuja celoten spekter sonikatorjev za vašo nalogo priprave vzorcev. Povejte nam pomembne dejavnike, kot so vrsta vzorca, prostornina in specifična aplikacija, na kateri delate. Naša ekipa strokovnjakov vam bo z veseljem ponudila najprimernejši ultrazvočni homogenizator za vaše raziskovalne poskuse.
Spodnja tabela vam prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih aparatov v laboratoriju:
Priporočene naprave | Obseg serije | Pretok |
---|---|---|
UIP400MTP 96-jamični ploščni sonikator | Plošče z več jamicami / mikrotitri | n.a. |
Ultrazvočni CupHorn | CupHorn za viale ali čašo | n.a. |
GDmini2 | Ultrazvočni mikro-pretočni reaktor | n.a. |
VialTweeter | 0.5 do 1.5 ml | n.a. |
UP100H | 1 do 500 ml | 10 do 200 ml / min |
UP200Ht, UP200St | 10 do 1000 ml | 20 do 200 ml / min |
UP400St | 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml / min |
Ultrazvočni stresalnik za sito | n.a. | n.a. |
Hielscher Ultrasonics je podjetje s certifikatom ISO in daje poseben poudarek visoko zmogljivim ultrazvočnim aparatom z najsodobnejšo tehnologijo in prijaznostjo do uporabnika. Seveda so Hielscher ultrazvočni aparati skladni s CE in izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.

Hielscher Ultrasonics dobavlja zmogljive brezkontaktne zvočne aparate za pripravo vzorcev in klinično analizo. Sonikator z več vdolbicami UIP400MTP, VialTweeter, CupHorn in protočni sonikator GDmini2 obdelajte vzorce, ne da bi se jih dotaknili.
- visoka učinkovitost
- Najsodobnejša tehnologija
- Zanesljivost & Robustnosti
- nastavljiv, natančen nadzor procesa
- Serije & Inline
- za poljubno količino
- Inteligentna programska oprema
- pametne funkcije (npr. programabilno, podatkovno protokoliranje, daljinski upravljalnik)
- enostaven in varen za uporabo
- nizko vzdrževanje
- CIP (čiščenje na mestu)

VialTweeter sonicator za sočasno ultrazvočno razbijanje 10 vzorcev, npr. za motečenje celic, ekstrakcijo beljakovin in striženje DNK
Literatura / Reference
- 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.
- 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
- Giricz Z., Varga Z.V., Koncsos G., Nagy C.T., Görbe A., Mentzer R.M. Jr, Gottlieb R.A., Ferdinandy P. (2017): Autophagosome formation is required for cardioprotection by chloramphenicol. Life Science Oct 2017. 11-16.
- Hemida, Yasmine (2016): Effect of Rapamycin as an Inhibitor of the mTOR Cell Cycle Entry Complex on the Selective Lysis of Human Leukemia Cells Lines in Vitro Using 20 kHz Pulsed Low-Frequency Ultrasound. Honors Capstone Projects – All. 942, 2016.
- 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.
Pogosto zastavljena vprašanja
Kakšen je namen ultrazvočnega razbijanja?
Namen ultrazvočnega razbijanja je uporaba zvočnih valov, običajno v ultrazvočnem območju, za mešanje delcev v vzorcu, kar olajša procese, kot so motnje celic, homogenizacija in razgradnja molekularnih struktur. Običajno se uporablja v bioloških, kemijskih in materialnih znanosti za izboljšanje mešanja, spodbujanje reakcij ali sproščanje celične vsebine.
Kaj je tehnika ultrazvočnega razbijanja?
Tehnika ultrazvočnega razbijanja vključuje uporabo intenzivnih ultrazvočnih valov (običajno pri frekvencah med 20 – 30 kHz) za ustvarjanje hitrih vibracij v tekočem mediju. Te vibracije povzročajo nastanek in propad mikroskopskih mehurčkov, proces, znan kot akustična kavitacija. Ta kavitacija ustvarja lokaliziran visok tlak in temperaturo, ki lahko moti celice, razprši delce ali olajša kemične reakcije. Tehnika ultrazvočnega razbijanja se pogosto uporablja v laboratorijih za aplikacije, kot so liza celic, ekstrakcija, striženje DNK, homogenizacija in sinteza nanodelcev.
Kako pripravite vzorec za ultrazvočno razbijanje?
Za pripravo vzorca za ultrazvočno razbijanje se vzorčni material (običajno tekoče ali neraztopljene trdne snovi) postavi v primerno posodo, pogosto stekleno bučko, plastično cev ali ploščo z več vdolbinicami, z dovolj prostornine, da se prilagodijo ultrazvočnim vibracijam in preprečijo razlitje. Če je potrebno, se vzorec razredči z pufrom ali topilom, da se ohrani želena koncentracija in prepreči pregrevanje med ultrazvočnim razbijanjem. Za vzorce, občutljive na toploto, se posoda nato delno potopi v ledeno kopel ali hladilni plašč, da se razprši toplota, ki jo ustvarjajo ultrazvočni valovi. Sonda sonicatorja je pravilno nameščena, da se zagotovi učinkovit prenos energije. Parametri, kot so amplituda, čas in impulzni način, so nastavljeni na podlagi posebnih zahtev poskusa.
Ali ultrazvočno razbijanje razbije DNK?
Da, ultrazvočno razbijanje lahko zlomi DNK. Visokoenergijski ultrazvočni valovi, ki nastanejo med ultrazvočnim razbijanjem, lahko strižijo molekule DNK z ustvarjanjem lokaliziranih območij visokega tlaka in toplote, kar vodi do mehanskega stresa na verigah DNK. To povzroči fragmentacijo DNK na manjše koščke. Obseg zloma DNK je odvisen od trajanja in intenzivnosti ultrazvočnega razbijanja. V nekaterih poskusih, kot je imunoprecipitacija kromatina (ChIP) ali priprava knjižnice za sekvenciranje naslednje generacije (NGS), se ultrazvočna razbijanje uporablja kot zanesljiva tehnika za nadzorovano striženje DNK.

Hielscher Ultrasonics proizvaja visoko zmogljive ultrazvočne homogenizatorje iz laboratorij k industrijska velikost.