Hielscher ultraljud teknik

Ultraljudsbehandling lysis: cell störningar & Extraktion

Cell sönderfall eller Lys är en vanlig del av dagligt prov preparering i Biotech laboratorier. Målet med Lys är att störa delar av cell väggen eller hela cellen för att frigöra biologiska molekyler. Det så kallade lysatet kan bestå av exempelvis Plasmid, receptor analyser, proteiner, DNA, RNA etc. Följande steg i Lys är fraktionering, organell isolering eller/och protein utvinning och rening. Det extraherade materialet (= lysate) måste separeras och är föremål för ytterligare undersökningar eller tillämpningar, till exempel för proteomisk forskning. Ultraljud Homogenisatorer är ett vanligt verktyg för framgångs rik cell Lys. Som ultraljud intensitet kan utjämnas genom att justera processen parametrar, den optimala ultraljudsbehandling intensitet från mycket mjuk till mycket hårt kan ställas in individuellt för varje ämne och medium för att uppfylla de särskilda ansökan krav.

Cell struktur

Cellerna skyddas av en semi-permeabel plasma membran som består i en fosfolipidbilayer (även protein-lipid lipidens; bildas av hydrofoba lipider och hydrofila fosfor molekyler med inbäddade protein molekyler) och skapar en barriär mellan cell interiörer (cytoplasman) och den extracellulära miljön. Växt celler och prokaryotiska celler är omgivna av en cellvägg. På grund av flera lager tjocka cell väggen av cellulosa, växt celler är svårare att lysera än djur celler. Cellens interiör, såsom organeller, kärna, mitokondrier, stabiliseras av cytoskelettet.
Genom att lyseringslösning cellerna, det syftar till att extrahera och separera organeller, proteiner, DNA, mRNA eller andra bio molekyler.

Ultraljudsbehandling används ofta för provet beredning av cell materia.

Fig. 1: ultraljud extraktion från celler: mikroskopiska tvärgående avsnitt (TS) av apikala stammen av mynta (Mentha piperita) visar verkningsmekanismen under ultraljud extraktion från celler (förstoring 2000x) [resurs: Vilkhu et al. 2011]

Metoder

Det finns flera metoder för att lysate celler, som kan delas in i mekaniska och kemiska metoder, som omfattar användning av rengörings medel eller lösnings medel, tillämpning av högt tryck, eller användning av en pärla kvarn eller en fransk press. Den mest problematiska nack delen med dessa metoder är den svåra kontrollen och anpassningen av process parametrarna och därmed effekten.
De största nack delarna med gemensamma Lys metoder:

Olika Lys tekniker

Tabell: konventionella metoder för celllys har stora nack delar

Tvärtom, ultraljudsbehandling är ett mycket effektivt och tillförlitligt verktyg för cell sönderfall som möjliggör en fullständig kontroll över parametrarna ultraljudsbehandling. Detta säkerställer en hög selektivitet på material release och produktens renhet. [Balasundaram et al. 2009] Den är lämplig för alla celltyper och lätt tillämpas i små och stora skala. Ultrasonicators är lätta att rengöra. En ultraljud Homogenisatorer alltid funktioner Clean-in-Place (CIP) och sterilisera-in-Place (SIP) funktion. Den sonotrode består i en massiv Titan horn som kan torkas eller spolas i vatten eller lösningsmedel (beroende på arbetsmediet). Underhållet av ultrasonicators beror på deras robusthet nästan neglectable.

Lys

Lys är en känslig process. Under Lys skyddet av cell membranet förstörs, men inaktive ring, denaturering och nedbrytning av de extraherade proteinerna genom en ofysiologisk miljö (avvikelse från pH-värde) måste förhindras. Därför utförs i allmänhet Lys i en buffertlösning. De flesta svårigheter uppstår från okontrollerad cell störningar resulterar i en oriktad frisättning av alla intracellulära material eller/och denaturering av mål produkten.

Ultraljud cell lysis kan användas för prov beredning i labbet och för produktion av stora volymer. Klicka för att förstora!

Fig. 1:200 watt kraftfullt ultraljud Homogenisatorer Uf200 ः t med Digital styrning och automatisk data registrering för pålitlig och reproducerbar celllys.

Ultraljud Lys

I allmänhet kommer Lys av prover i labbet ta mellan 15 sekunder och 2 minuter. Eftersom intensiteten av ultraljudsbehandling är mycket lätt att justera genom amplitud inställning en ultraljudsbehandling tid samt genom att välja rätt utrustning, är det möjligt att störa cell membranen mycket försiktigt eller mycket abrupt, beroende på cell struktur och i syfte att Lys ( t. ex. DNA-extraktion kräver mjukare ultraljudsbehandling, komplett protein utvinning av bakterier kräver en intensivare ultraljud. Temperaturen under processen kan övervakas av en integrerad temperatur sensor och kan lätt kontrol leras genom kylning (isbad eller flöde celler med kylning jackor) eller genom ultraljudsbehandling i pulsade läge. Under puls-läge ultraljudsbehandling, korta ultraljudsbehandling burst cykler av 1-15 sekunder varaktighet tillåter värme avledning och kylning under längre intermittent perioder.
Alla ultraljud-drivna processer är helt reproducerbara och linjärt skalbar.

Ultraljud Homogenisatorer VialTweeter för samtidig provberedning av upp till 10 provrör. (Klicka för att förstora!)

Ultraljud enheten VialTweeter möjliggör samtidig prov beredning av upp till 10 injektions flaskor under samma process betingelser.

Ultraljud Homogenisatorer

Olika typer av Ultraljudsenheter möjliggöra matchning av prov preparatets mål och för att säkerställa användar vänlighet och drift komfort. Probe-typ ultrasonicators är de vanligaste enheterna i labbet. De är mest lämpade för beredning av små och medel stora prover med volymer på 0,1 mL upp till 1000mL. Olika effekt storlekar och sonotrodes gör det möjligt att anpassa ultrasonicator till provet volym och fartyget för mest effektiva och effektiva son ICA ting resultat. Ultraljud sond enheten är det bästa valet när enstaka prover måste förberedas.

Om fler prover måste förberedas, t. ex. 8 flaskor med cell lösning, enheter såsom VialTweeter eller ett ultraljud cuphorn är den mest lämpliga Homogenisatorer för Lys. Flera flaskor är sonicated på samma gång, med samma intensitet. Detta sparar inte bara tid, men säkerställer också samma behandling av alla prover, vilket gör resultaten bland proverna tillförlitliga och jämförbara. Dessutom korskontaminering genom att doppa ultraljud sonotrode (även känd som ultraljud sond, horn, spets, eller finger) undviks. Eftersom flaskor används utelämnas tids krävande sanering och prov förlust på grund av dekantering av fartyg.
För högre volymer, e.g. för reklamfilm produktionen av cell extrakt, är fort löp ande Ultraljuds-system med en flödes cell reaktor mest passande. Den kontinuerliga och även flödet av det bearbetade materialet försäkrar en ännu ultraljudsbehandling. Alla parametrar för ultraljud sönderfall processen kan optimeras och anpassas till kraven i ansökan och den specifika cell material.

Exemplariska förfarande för ultraljud lyseringslösning av bakterie celler:

  • Beredning av cell SUS pensionen: cell pellets måste vara helt upphängd i en buffertlösning genom homogenisering (Välj din buffertlösning som är kompatibel med följande analys, t. ex. specifik kromatografimetod). Tillsätt lysozymes och/eller andra tillsatser, om det behövs (de måste också vara förenliga med separation/rening innebär). Blanda/homogenisera lösningen försiktigt under mild ultraljudsbehandling tills fullständig SUS pension uppnås.
  • Ultraljud lysis: placera provet i ett isbad. För cell störningar, Sonikera SUS pensionen vid 60-90 andra skurar (med hjälp av din ultrasonicator puls läge).
  • Separation: Centrifugera lysat (t. ex. 10 min. vid 10 000 x g; vid 4degC). Separera supernatanten från cellpelleten noggrant. Supernatanten är den totala cellen lysate. Efter filtrering av supernatanten, får du en klargj橬一j vätska av det lösliga cell proteinet.

De vanligaste tillämpningarna för ultrasonicators i biologi och bio teknik är:

  • Beredning av cell extrakt
  • Störningar av jäst, bakterier, växt celler, mjuk & hård cell vävnad, nukleinmaterial
  • Proteinextraktion
  • Beredning och isolering av enzymer
  • Produktion av antigener
  • DNA-extraktion och/eller riktad fragmentering
  • Liposom förberedelse
Hög effekt ultraljud Homogenisatorer som UIP1000hd används för cell störningar och utvinning i batch eller kontinuerligt flöde-om läget. (Klicka för att förstora!)

Ultraljud bänkmonterade system såsom UIP1000hd (1kW) kan bearbeta större volymer av biologiskt material.

De många tillämpningar av ultraljud grenar ut inom sektorerna bio teknik, bio teknik, mikrobiologi, molekylärbiologi, biokemi, immunologi, bakteriologi, virologi, proteomik, genetik, fysiologi, cellulär biologi, hematologi, och botanik.

För utvärdering och optimering av kundernas applikationer, erbjuder Hielscher Ultrasonics en fullt utrustad Ultraljud process laboratorium. Kontakta oss gärna för mer information!

Litteratur / Referenser

  • Balasundaram, B.; Mer från Harrison, S.; Bracewell, D. G. (2009): framsteg i produkt release strategier och inverkan på bio process design. Trender inom bio teknik 27/8, 2009. s. 477-485.
  • Vilkhu, K.; Manasseh, R.; Mawson, R.; Ashokkumar, M. (2011): ultraljud återvinning och modifiering av livsmedelsingredienser. I: Feng/Barbosa-Cánovas/Weiss (2011): ultraljud Technologies för livsmedel och Bioprocessing. New York: springer, 2011. s. 345-368.

Kontakta oss / Fråga mer

Prata med oss ​​om dina behandlingsbehov. Vi kommer att rekommendera den mest lämpliga inställningar och processparametrar för ditt projekt.





Observera att våra Integritetspolicy.