Sonication for Cell Lysis: การหยุดชะงักของเซลล์และการสกัด
การสลายเซลล์ด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงเป็นเทคนิคการเตรียมตัวอย่างที่นำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในห้องปฏิบัติการเทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่ วัตถุประสงค์หลักคือเพื่อทำลายเยื่อหุ้มเซลล์หรือเซลล์ทั้งหมดเพื่อปล่อยส่วนประกอบภายในเซลล์ เช่น โปรตีน กรดนิวคลีอิก หรือออร์แกเนลล์ ในการทำงานประจำวันในห้องปฏิบัติการ นี่หมายความว่าโซนิเคชันเป็นวิธีมาตรฐานสำหรับการทำลายเซลล์อย่างควบคุมและการสกัดโมเลกุลชีวภาพอย่างมีประสิทธิภาพข้อได้เปรียบหลักของโซนิเคเตอร์อยู่ที่ความสามารถในการปรับแต่งพารามิเตอร์กระบวนการที่สำคัญได้อย่างแม่นยำ รวมถึงความเข้มของคลื่นเสียง ความถี่ และการควบคุมอุณหภูมิ การควบคุมนี้ช่วยให้ผู้วิจัยสามารถบรรลุการแตกตัวที่เชื่อถือได้ในขณะที่ลดความเสียหายทางความร้อนหรือทางกลต่อโมเลกุลชีวภาพที่บอบบาง ทำให้เกิดกระบวนการสกัดที่อ่อนโยนแต่มีประสิทธิภาพสูง
การแตกเซลล์โดยใช้โซนิเคเตอร์
การแตกเซลล์ด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงใช้ปรากฏการณ์คาวิเตชันทางเสียงเพื่อทำลายเยื่อหุ้มเซลล์และปล่อยโมเลกุลภายในเซลล์ออกมา Hielscher Ultrasonics นำเสนอเครื่องโซนิเคเตอร์แบบหัวโพรบแบบคลาสสิก รวมถึงเครื่องโซนิเคเตอร์แบบหลายตัวอย่างสำหรับการประมวลผลแบบปลอดเชื้อ: VialTweeter สำหรับหลอดและขวดหลายหลอด และ 96-Well Plate Sonicator UIP400MTP สำหรับไมโครเพลตมาตรฐาน
Hielscher Ultrasonics จัดหาเครื่องสะท้อนเสียงแบบไม่สัมผัสที่มีประสิทธิภาพสําหรับการเตรียมตัวอย่างและการวิเคราะห์ทางคลินิก เครื่องสะท้อนเสียงแบบหลายหลุม UIP400MTP, ไวลทวีตเตอร์, คัพฮอร์น และเครื่องโซนิเคเตอร์แบบไหล GDmini2 ดำเนินการตัวอย่างภายใต้สภาวะปลอดเชื้อ
โฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิก UP100H (100 วัตต์) และ UP400St (400 วัตต์): Sonication สําหรับการสลายเซลล์และการสกัด
Homogenizers อัลตราโซนิกสําหรับการสลายเซลล์และการสกัด
| ประเภทของอุปกรณ์อัลตราโซนิก | จุดเน้นในการสมัคร | ปริมาณตัวอย่าง | กรณีการใช้งานทั่วไป | ประโยชน์ | ตัวอย่างโมเดล |
|---|---|---|---|---|---|
| เครื่องสะท้อนเสียงแบบโพรบ | การโซนิเคชันตัวอย่างเดียว | 0.1 มิลลิลิตร ถึง ~1000 มิลลิลิตร | การแตกตัวของเซลล์, การสกัดโปรตีน, การแตกตัวของ DNA/RNA | การควบคุมพลังงานที่แม่นยำ; โซโนโทรดหลากหลายรูปแบบ; เหมาะอย่างยิ่งสำหรับตัวอย่างขนาดเล็กถึงขนาดกลาง | UP100H, UP200 เซนต์, UP400ST |
| VialTweeter / CupHorn | การประมวลผลแบบขนานของขวดซีลหลายขวด | 8–10 ขวด (~1–20 มล. ต่อขวด) | การสลายเซลล์แบบมาตรฐานของสารแขวนลอยเซลล์หลายชนิด | การโซนิเคชันแบบสม่ำเสมอ; หลีกเลี่ยงการปนเปื้อนข้าม; ผลลัพธ์ที่再現ได้ | ไวอัลทวีตเตอร์, คัพฮอร์น |
| เครื่องโซนิเคเตอร์แบบแผ่น 96 หลุม | การโซนิเคชันของแผ่นหลายหลุมและแผ่นไมโครไทเทียร์ | รูปแบบไมโครเพลต | การคัดกรองแบบความจุสูง, โปรตีโอมิกส์, การทดสอบเซลล์ | การสั่นด้วยคลื่นเสียงแบบพร้อมกันและสม่ำเสมอในหลายหลุม; เหมาะอย่างยิ่งสำหรับกระบวนการทำงานที่มีตัวอย่างหลายรายการ | UIP400MTP |
| เครื่องปฏิกรณ์โฟลว์เซลล์ | การโซนิคอย่างต่อเนื่องสำหรับปริมาณที่สูงขึ้น | >1 ลิตร, ขยายขนาดได้ | การทำลายเซลล์ในระดับอุตสาหกรรม, การผลิตสารสกัด | การประมวลผลแบบต่อเนื่อง; ขยายขนาดได้; การควบคุมกระบวนการทั้งหมด (แอมพลิจูด, ความดัน, อุณหภูมิ) | ยูไอพี 1000hdT, UIP2000hdt + เซลล์โฟลว์ |
| ระบบโซนิคชันแบบปลอดเชื้อ / ทางอ้อม | การประมวลผลตัวอย่างที่ปราศจากการปนเปื้อน | ขวด/หลอด/ไมโครเพลท | ตัวอย่างที่ไวต่อสิ่งกระตุ้น, สภาพแวดล้อมที่ปราศจากเชื้อ, การตั้งค่าตามข้อกำหนด | ไม่มีการสัมผัสของหัววัด; หลีกเลี่ยงการเกิดคราบติด; ต้องการการทำความสะอาดน้อยมาก | ไวอัลทวีตเตอร์, คัพฮอร์น, UIP400MTP |
ข้อดีของการใช้ Sonication สําหรับการสลายเซลล์
เมื่อเทียบกับวิธีการสลายเซลล์และการสกัดอื่น ๆ การสลายเซลล์อัลตราโซนิกมีข้อดีหลายประการ:
- ความเร็ว: การสลายเซลล์อัลตราโซนิกและการสกัดเป็นวิธีที่รวดเร็วที่สามารถทําลายเซลล์ที่เปิดได้ในเวลาไม่กี่วินาที วิธีนี้เร็วกว่าวิธีอื่นๆ เช่น การทําให้เป็นเนื้อเดียวกัน การละลายน้ําแข็ง หรือการกัดลูกปัด
- ประสิทธิภาพ: การสลายเซลล์อัลตราโซนิกและการสกัดสามารถใช้เพื่อรักษาตัวอย่างขนาดเล็กขนาดใหญ่หรือหลายตัวอย่างพร้อมกันทําให้มีประสิทธิภาพมากกว่าวิธีอื่น ๆ ที่ต้องใช้การประมวลผลตัวอย่างขนาดเล็กเป็นรายบุคคล
- ปราศจากสารเคมี: การสลายเซลล์อัลตราโซนิกและการสกัดเป็นวิธีที่ไม่รุกรานซึ่งไม่จําเป็นต้องใช้สารเคมีหรือเอนไซม์ที่รุนแรง ทําให้เหมาะสําหรับการใช้งานที่ต้องรักษาความสมบูรณ์ของเนื้อหาเซลล์ สามารถหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนตัวอย่างที่ไม่พึงประสงค์ได้
- ผลผลิตสูง: การสลายเซลล์อัลตราโซนิกและการสกัดสามารถสกัดเนื้อหาของเซลล์ได้สูงรวมถึงดีเอ็นเออาร์เอ็นเอและโปรตีน นี่เป็นเพราะคลื่นเสียงความถี่สูงจะทําลายผนังเซลล์และปล่อยเนื้อหาลงในสารละลายโดยรอบ
- การควบคุมอุณหภูมิ: เครื่องอัลตราโซนิกที่ซับซ้อนช่วยให้สามารถควบคุมอุณหภูมิของตัวอย่างได้อย่างแม่นยํา เครื่องสะท้อนเสียงแบบดิจิตอลของ Hielscher มาพร้อมกับเซ็นเซอร์อุณหภูมิแบบเสียบได้และซอฟต์แวร์ตรวจสอบอุณหภูมิ
- จำลอง: โปรโตคอลสําหรับการสลายเซลล์อัลตราโซนิกสามารถทําซ้ําได้ง่ายและแม้กระทั่งจับคู่กับปริมาตรตัวอย่างที่ใหญ่หรือเล็กกว่าที่แตกต่างกันโดยการขยายขนาดเชิงเส้นอย่างง่าย
- อเนกประสงค์: การสลายเซลล์อัลตราโซนิกและการสกัดสามารถใช้เพื่อสกัดเซลล์ได้หลากหลายประเภทรวมถึงแบคทีเรียยีสต์เชื้อราเซลล์พืชและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม นอกจากนี้ยังสามารถใช้สกัดโมเลกุลประเภทต่างๆ รวมถึงโปรตีน ดีเอ็นเอ อาร์เอ็นเอ และไขมัน
- การเตรียมตัวอย่างจํานวนมากพร้อมกัน: Hielscher Ultrasonics นําเสนอโซลูชั่นหลายอย่างในการประมวลผลตัวอย่างจํานวนมากอย่างสะดวกสบายภายใต้สภาวะกระบวนการเดียวกันทุกประการ ทําให้ขั้นตอนการเตรียมตัวอย่างของการสลายและการสกัดมีประสิทธิภาพสูงและประหยัดเวลา
- ง่ายต่อการใช้: อุปกรณ์สลายเซลล์อัลตราโซนิกและสกัดใช้งานง่ายและต้องมีการฝึกอบรมเพียงเล็กน้อย อุปกรณ์นี้ยังประหยัดเนื่องจากเป็นการลงทุนเพียงครั้งเดียวโดยไม่มีข้อกําหนดในการซื้อการกําจัดซ้ํา ทําให้น่าสนใจสําหรับนักวิจัยและห้องปฏิบัติการที่หลากหลาย
โดยรวมแล้วการสลายเซลล์อัลตราโซนิกและการสกัดเป็นวิธีที่รวดเร็วมีประสิทธิภาพควบคุมได้อย่างแม่นยําและหลากหลายในการสกัดเนื้อหาของเซลล์ ข้อได้เปรียบเหนือวิธีการอื่นทําให้เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสําหรับการวิจัยและการใช้งานในอุตสาหกรรมที่หลากหลาย
หลักการทํางานของ Ultrasonic Cell Lysis
การสลายเซลล์อัลตราโซนิกและการสกัดใช้คลื่นเสียงความถี่สูงเพื่อขัดขวางเซลล์และแยกเนื้อหา คลื่นเสียงสร้างการเปลี่ยนแปลงของความดันในของเหลวโดยรอบ ทําให้ฟองอากาศขนาดเล็กก่อตัวและยุบตัวในกระบวนการที่เรียกว่าโพรงอากาศ ฟองอากาศเหล่านี้สร้างแรงเชิงกลที่เข้มข้นสูงเฉพาะที่ ซึ่งสามารถทําลายเซลล์ที่เปิดอยู่และปล่อยเนื้อหาลงในสารละลายโดยรอบ
การสลายเซลล์โดยใช้เครื่องอัลตราโซนิกมักเกี่ยวข้องกับขั้นตอนต่อไปนี้:
- ตัวอย่างถูกวางไว้ในหลอดหรือภาชนะที่มีบัฟเฟอร์ของเหลว
- · โพรบอัลตราโซนิก ถูกแทรกเข้าไปในตัวอย่าง และใช้คลื่นเสียงความถี่สูงประมาณ 20-30 kHz
- คลื่นอัลตราซาวนด์ทําให้เกิดการสั่นและโพรงอากาศในของเหลวโดยรอบทําให้เกิดแรงเฉพาะที่ซึ่งทําลายเซลล์ที่เปิดอยู่และปล่อยเนื้อหาออกมา
- ตัวอย่างจะถูกหมุนเหวี่ยงหรือกรองเพื่อขจัดเศษเซลล์ และรวบรวมเนื้อหาที่สกัดเพื่อการวิเคราะห์ปลายน้ํา
ข้อเสียของวิธีการสลายทั่วไป
ในระหว่างการทํางานในห้องปฏิบัติการ คุณอาจเคยประสบกับความยุ่งยากในการสลายเซลล์โดยใช้โปรโตคอลการสลายทางกลหรือทางเคมีแบบดั้งเดิม
- การสลายทางกล: วิธีการสลายทางกล เช่น การบดด้วยปูนและสาก หรือการทําให้เป็นเนื้อเดียวกันโดยใช้เครื่องกดแบบฝรั่งเศส โรงสีลูกปัด หรือระบบโรเตอร์สเตเตอร์มักขาดตัวเลือกการควบคุมและการปรับความแม่นยํา ซึ่งหมายความว่าการใช้การกัดและการเจียรสามารถสร้างความร้อนและแรงเฉือนได้อย่างรวดเร็วซึ่งอาจทําให้ตัวอย่างเสียหายและทําให้โปรตีนเสียสภาพ นอกจากนี้ยังอาจใช้เวลานานและต้องใช้วัสดุเริ่มต้นจํานวนมาก
- การสลายทางเคมี: วิธีการสลายทางเคมี เช่น การสลายด้วยผงซักฟอก สามารถสร้างความเสียหายให้กับตัวอย่างได้โดยการขัดขวางไขมันสองชั้นและทําให้โปรตีนเปลี่ยนสภาพ นอกจากนี้ยังอาจต้องใช้หลายขั้นตอนและอาจทิ้งสิ่งปนเปื้อนตกค้างที่รบกวนการใช้งานปลายน้ํา การหาปริมาณผงซักฟอกที่เหมาะสมเป็นความท้าทายเพิ่มเติม
- รอบการแช่แข็ง-ละลาย: วงจรการแช่แข็ง-ละลายอาจทําให้เยื่อหุ้มเซลล์แตกได้ แต่รอบซ้ําๆ อาจทําให้เกิดการเสื่อมสภาพและการย่อยสลายของโปรตีนได้เช่นกัน วิธีนี้อาจต้องใช้หลายรอบ ซึ่งอาจใช้เวลานานและมักส่งผลให้ผลผลิตลดลง
- การสลายเอนไซม์: วิธีการสลายด้วยเอนไซม์อาจเฉพาะเจาะจงกับเซลล์บางประเภทและต้องใช้หลายขั้นตอน นอกจากนี้ยังสร้างของเสียและต้องการการเพิ่มประสิทธิภาพอย่างระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงการเสื่อมสภาพของตัวอย่าง ชุดสลายเอนไซม์มักมีราคาแพง หากขั้นตอนการสลายเอนไซม์ในปัจจุบันของคุณให้ผลลัพธ์ไม่เพียงพอ sonication เป็นวิธีการเสริมฤทธิ์กันสามารถนําไปใช้เพื่อเพิ่มการหยุดชะงักของเซลล์
ในทางตรงกันข้ามกับวิธีการสลายเซลล์ทางกลและสารเคมีทั่วไปการสลายเซลล์ sonication เป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้สําหรับการสลายตัวของเซลล์ที่ช่วยให้สามารถควบคุมพารามิเตอร์ sonication ได้อย่างสมบูรณ์ สิ่งนี้ทําให้มั่นใจได้ถึงการคัดเลือกสูงในการปล่อยวัสดุและความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์ [อ้างอิง Balasundaram et al., 2009]
เหมาะสําหรับเซลล์ทุกประเภทและใช้งานง่ายในขนาดเล็กและขนาดใหญ่ – ภายใต้สภาวะควบคุมเสมอ เครื่องอัลตราโซนิกทําความสะอาดง่าย โฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกมีฟังก์ชั่นทําความสะอาดในสถานที่ (CIP) และฆ่าเชื้อในสถานที่ (SIP) เสมอ sonotrode ประกอบด้วยฮอร์นไทเทเนียมขนาดใหญ่ซึ่งสามารถเช็ดหรือล้างในน้ําหรือตัวทําละลาย (ขึ้นอยู่กับสื่อการทํางาน) การบํารุงรักษาเครื่องอัลตราโซนิกเกิดจากความทนทานที่แทบจะละเลยได้
อัลตราโซนิก Lysis และการหยุดชะงักของเซลล์
โดยทั่วไป การสลายตัวอย่างในห้องปฏิบัติการจะใช้เวลาระหว่าง 15 วินาทีถึง 2 นาที เนื่องจากความเข้มของ sonication นั้นง่ายมากที่จะปรับโดยแอมพลิจูดตั้งเวลา sonication เช่นเดียวกับการเลือกอุปกรณ์ที่เหมาะสมจึงเป็นไปได้ที่จะขัดขวางเยื่อหุ้มเซลล์อย่างอ่อนโยนหรือฉับพลันมากขึ้นอยู่กับโครงสร้างเซลล์และวัตถุประสงค์ของการสลาย (เช่นการสกัด DNA ต้องการ sonication ที่นุ่มนวลการสกัดโปรตีนที่สมบูรณ์ของแบคทีเรียต้องมีการรักษาอัลตราซาวนด์ที่เข้มข้นมากขึ้น) อุณหภูมิในระหว่างกระบวนการสามารถตรวจสอบได้โดยเซ็นเซอร์อุณหภูมิในตัวและสามารถควบคุมได้อย่างง่ายดายโดยการทําความเย็น (อ่างน้ําแข็งหรือเซลล์การไหลพร้อมแจ็คเก็ตระบายความร้อน) หรือโดยการ sonication ในโหมดพัลซิ่ง ในระหว่างการ sonication โหมดพัลส์รอบการระเบิดของ sonication สั้น ๆ ระยะเวลา 1-15 วินาทีช่วยให้สามารถกระจายความร้อนและความเย็นในช่วงเวลาที่ไม่ต่อเนื่องนานขึ้น
กระบวนการที่ขับเคลื่อนด้วยอัลตราซาวนด์ทั้งหมดสามารถทําซ้ําได้อย่างสมบูรณ์และปรับขนาดได้เป็นเส้นตรง
ไวลทวีตเตอร์ เป็นโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกสําหรับการเตรียมตัวอย่างจํานวนมากที่ปลอดเชื้อพร้อมกันสม่ําเสมอและรวดเร็ว
- การเตรียมสารแขวนลอยของเซลล์: เม็ดเซลล์ต้องแขวนลอยอย่างสมบูรณ์ในสารละลายบัฟเฟอร์โดยการทําให้เป็นเนื้อเดียวกัน (เลือกสารละลายบัฟเฟอร์ที่เข้ากันได้กับการวิเคราะห์ต่อไปนี้ เช่น วิธีโครมาโตกราฟีเฉพาะ) เพิ่มไลโซไซม์และ/หรือสารเติมแต่งอื่น ๆ หากจําเป็น (ต้องเข้ากันได้กับวิธีการแยก / ทําให้บริสุทธิ์ด้วย) ผสม / ทําให้สารละลายเป็นเนื้อเดียวกันเบา ๆ ภายใต้การ sonication อ่อน ๆ จนกว่าจะได้สารแขวนลอยที่สมบูรณ์
- การสลายอัลตราโซนิก: วางตัวอย่างในอ่างน้ําแข็ง สําหรับการหยุดชะงักของเซลล์ให้ sonicate ระบบกันสะเทือนที่ 60-90 วินาทีระเบิด (โดยใช้โหมดพัลส์ของเครื่องสะท้อนเสียงของคุณ)
- การแยก: หมุนเหวี่ยงไลเสท (เช่น 10 นาทีที่ 10,000 x g; ที่ 4degC) แยกส่วนเหนือน้ําออกจากเม็ดเซลล์อย่างระมัดระวัง เหนือน้ําคือไลเสทของเซลล์ทั้งหมด หลังจากกรอง supernatant แล้ว คุณจะได้ของเหลวที่กระจ่างใสของโปรตีนเซลล์ที่ละลายน้ําได้
การใช้งานที่พบบ่อยที่สุดสําหรับเครื่องอัลตราโซนิกในชีววิทยาและเทคโนโลยีชีวภาพคือ:
- การเตรียมสารสกัดจากเซลล์
- การหยุดชะงักของยีสต์, แบคทีเรีย, เซลล์พืช, เนื้อเยื่อเซลล์อ่อนหรือแข็ง, วัสดุนิวคลีอิก
- การสกัดโปรตีน
- การเตรียมและการแยกเอนไซม์
- การผลิตแอนติเจน
- การสกัด DNA และ/หรือการกระจายตัวตามเป้าหมาย
- การเตรียมไลโปโซม
การหยุดชะงักของเซลล์ด้วยเครื่องอัลตราโซนิกแบบโพรบเป็นวิธีการเตรียมตัวอย่างที่มีประสิทธิภาพ
การประยุกต์ใช้อัลตราซาวนด์ที่หลากหลายในภาคส่วนของเทคโนโลยีชีวภาพวิศวกรรมชีวภาพจุลชีววิทยาชีววิทยาโมเลกุลชีวเคมีภูมิคุ้มกันวิทยาแบคทีเรียวิทยาไวรัสวิทยาโปรตีโอมิกส์พันธุศาสตร์สรีรวิทยาชีววิทยาเซลล์โลหิตวิทยาและพฤกษศาสตร์
Lysis: ทําลายโครงสร้างเซลล์
เซลล์ได้รับการปกป้องโดยพลาสมาเมมเบรนกึ่งซึมผ่านซึ่งประกอบด้วยฟอสโฟ-ลิพิดสองชั้น (รวมถึงโปรตีน-ไขมันสองชั้น เกิดจากไขมันที่ไม่ชอบน้ําและโมเลกุลฟอสฟอรัสที่ชอบน้ําที่มีโมเลกุลโปรตีนฝังตัว) และสร้างกําแพงกั้นระหว่างภายในเซลล์ (ไซโตพลาสซึม) และสภาพแวดล้อมนอกเซลล์ เซลล์พืชและเซลล์โปรคาริโอตล้อมรอบด้วยผนังเซลล์ เนื่องจากผนังเซลล์เซลลูโลสหนาหลายชั้นเซลล์พืชจึงสลายได้ยากกว่าเซลล์สัตว์ ภายในเซลล์ เช่น ออร์แกเนลล์ นิวเคลียส ไมโทคอนเดรียน มีเสถียรภาพโดยโครงกระดูกของเซลล์
โดยการไลซิ่งเซลล์มีจุดมุ่งหมายเพื่อสกัดและแยกออร์แกเนลล์ โปรตีน DNA mRNA หรือโมเลกุลชีวภาพอื่นๆ
วิธีการทั่วไปของการสลายเซลล์และข้อเสีย
มีหลายวิธีในการสลายเซลล์ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นวิธีการทางกลและทางเคมีซึ่งรวมถึงการใช้ผงซักฟอกหรือตัวทําละลายการใช้แรงดันสูงหรือการใช้โรงสีลูกปัดหรือเครื่องกดฝรั่งเศส ข้อเสียที่เป็นปัญหามากที่สุดของวิธีการเหล่านี้คือการควบคุมและการปรับพารามิเตอร์กระบวนการที่ยากลําบากและด้วยเหตุนี้จึงส่งผลกระทบ
ตารางด้านล่างแสดงข้อเสียเปรียบหลักของวิธีการสลายทั่วไป:
ตาราง: วิธีการสลายเซลล์แบบเดิมมีข้อเสียที่สําคัญ
ขั้นตอนการสลาย
การสลายเป็นกระบวนการที่ละเอียดอ่อน ในระหว่างการสลายการป้องกันเยื่อหุ้มเซลล์จะถูกทําลายอย่างไรก็ตามต้องป้องกันการยับยั้งการเสื่อมสภาพและการย่อยสลายของโปรตีนที่สกัดโดยสภาพแวดล้อมที่ไม่สรีรวิทยา (การเบี่ยงเบนจากค่า pH) ดังนั้นโดยทั่วไปการสลายจะดําเนินการในสารละลายบัฟเฟอร์ ปัญหาส่วนใหญ่เกิดจากการหยุดชะงักของเซลล์ที่ไม่สามารถควบคุมได้ส่งผลให้เกิดการปลดปล่อยวัสดุภายในเซลล์ทั้งหมดที่ไม่ได้กําหนดเป้าหมาย หรือ / และการเปลี่ยนสภาพของผลิตภัณฑ์เป้าหมาย
คําถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับ Sonication และ Cell Lysis
- คุณสามารถสลายเซลล์ด้วยการ sonication ได้หรือไม่? ใช่การ sonication สามารถสไลฟ์เซลล์ได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้คลื่นอัลตราโซนิกความถี่สูงที่ทําให้เกิดโพรงอากาศซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่ฟองไอขนาดเล็กก่อตัวและยุบตัวลงอย่างรุนแรงภายในสารแขวนลอยของเซลล์ แรงเชิงกลที่เกิดขึ้นจะทําลายเยื่อหุ้มเซลล์และอํานวยความสะดวกในการปลดปล่อยส่วนประกอบภายในเซลล์ลงในของเหลว
- วิธีการใช้เครื่องสะท้อนเสียงสําหรับการสลายเซลล์? การใช้เครื่องโซนิคเตอร์สําหรับการสลายเซลล์เกี่ยวข้องกับการแช่โพรบ sonicator ลงในสารแขวนลอยของเซลล์และปรับพารามิเตอร์เช่นแอมพลิจูดและระยะเวลาของพัลส์ กระบวนการนี้ควรได้รับการตรวจสอบอย่างใกล้ชิดเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการหยุดชะงักของเซลล์ในขณะที่ลดการเสียสภาพของโปรตีนและการยับยั้งการทํางานของเอนไซม์
- หลักการของ sonication สําหรับการสลายเซลล์คืออะไร? Sonication ทํางานบนหลักการของโพรงอากาศอะคูสติก พลังงานอัลตราโซนิกถูกส่งไปยังตัวกลางที่เป็นของเหลวทําให้เกิดความผันผวนของความดันอย่างรวดเร็วซึ่งนําไปสู่การก่อตัวและการระเบิดของไมโครบับเบิ้ล การระเบิดเหล่านี้สร้างแรงเฉือนที่รุนแรงและอุณหภูมิสูงเฉพาะที่ ทําลายโครงสร้างเซลล์และเพิ่มความเป็นเนื้อเดียวกันของไลเซต
- การสลายเซลล์ sonication ใช้เวลานานแค่ไหน? ระยะเวลาของ sonication สําหรับการสลายเซลล์อาจแตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆเช่นประเภทของเซลล์ความหนาแน่นของเซลล์กําลัง sonicator และโปรโตคอลเฉพาะที่ใช้ ขั้นตอนทั่วไปอาจมีตั้งแต่หลายวินาทีถึงสองสามนาที ซึ่งมักดําเนินการเป็นรอบเพื่อจัดการการสร้างความร้อนและรับประกันการหยุดชะงักของเซลล์อย่างสม่ําเสมอ
- จุดประสงค์ของ sonication ในการสกัดโปรตีนคืออะไร? ในการสกัดโปรตีนการสกัดด้วยการทําหน้าที่ทําลายเยื่อหุ้มเซลล์และละลายโปรตีนได้อย่างมีประสิทธิภาพ วิธีนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในการปล่อยโปรตีนจากภายในช่องเซลล์ ทําให้จําเป็นสําหรับการเตรียมไลเสทที่จะทําให้โปรตีนบริสุทธิ์หรือวิเคราะห์
- เหตุใดจึงใช้การสกัด sonication? Sonication เป็นที่ชื่นชอบสําหรับการสกัดเนื่องจากการกระทําที่รวดเร็วและความสามารถในการใช้พลังงานเป้าหมายทําลายโครงสร้างเซลล์เพื่อปล่อยโมเลกุลที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพโดยไม่ต้องใช้การบําบัดทางเคมีที่รุนแรงจึงรักษาความสมบูรณ์ในการทํางานของสารประกอบที่สกัด
- sonication ขัดขวางปฏิกิริยาระหว่างโปรตีนและโปรตีนหรือไม่? แม้ว่าการ sonication สามารถทําลายเยื่อหุ้มเซลล์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ก็อาจขัดขวางปฏิกิริยาระหว่างโปรตีนกับโปรตีน ระดับของการหยุดชะงักขึ้นอยู่กับความเข้มของโซนิเคชั่นและระยะเวลาการสัมผัสซึ่งอาจนําไปสู่การเสื่อมสภาพหรือการแยกตัวของโปรตีนเชิงซ้อนซึ่งอาจส่งผลต่อการศึกษาเชิงวิเคราะห์หรือการทํางานในภายหลัง
- สามารถใช้ sonication เพื่อสลาย. coli ได้หรือไม่? เครื่องสะท้อนเสียง Hielscher มีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการสลายเซลล์แบคทีเรียเช่น. coli ซึ่งมีผนังเซลล์ที่แข็งแรง เทคนิคนี้มีวิธีการทางกายภาพในการเฉือนผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์ ทําให้เป็นวิธีที่ต้องการสําหรับการเตรียมไลเสทของแบคทีเรียในห้องปฏิบัติการชีววิทยาโมเลกุลและชีวเคมี
- กระบวนการต่อไปหลังจากขั้นตอนการโซนิเคชันคืออะไร?
ขั้นตอนต่อไปหลังจากการสลายด้วยคลื่นเสียงอัลตราโซนิกมักรวมถึงการแยกส่วนของสารที่สลายแล้ว การแยกออร์แกเนลล์ที่ต้องการ และการสกัดหรือการทำให้บริสุทธิ์โปรตีนเพิ่มเติม
สารละลายที่ได้จากการย่อยสลายจะถูกแยกและเตรียมสำหรับการวิเคราะห์หรือการใช้งานเชิงหน้าที่ เช่น การวิเคราะห์โปรตีนด้วยวิธีที่มีความละเอียดสูง การวิเคราะห์ทรานสคริปโตมิกส์ หรือการศึกษากระบวนการจับกับตัวรับ
วรรณกรรม/อ้างอิง
- Balasundaram, B.; Harrison, S.; Bracewell, D. G. (2009): Advances in product release strategies and impact on bioprocess design. Trends in Biotechnology 27/8, 2009. pp. 477-485.
- Vilkhu, K.; Manasseh, R.; Mawson, R.; Ashokkumar, M. (2011): Ultrasonic Recovery and Modification of Food ingredients. In: Feng/ Barbosa-Cánovas/ Weiss (2011): Ultrasound Technologies for Food and Bioprocessing. New York: Springer, 2011. pp. 345-368.
- 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.