Hücrelerin Ultrasonik Parçalanması
Ultrasonikasyon, hücre yapılarını parçalamak için etkili bir araçtır. Bu nedenle, sonikatörler laboratuvarlarda açık hücreleri kırmak, araştırma ve analiz için hücre içi molekülleri, proteinleri ve organelleri çıkarmak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Endüstriyel ölçekte, ultrasonik parçalanma ve lizis, hücre fabrikalarından molekülleri izole etmek veya biyokütlenin sindirimini teşvik etmek için kullanılır.
Ultrasonik Parçalanma Nedir?
Ultrasonik homojenizasyon olarak da bilinen ultrasonik parçalanma, hücre duvarlarını parçalamak ve sıvı bir ortamdaki moleküler yapıları bozmak için yüksek yoğunluklu, düşük frekanslı ultrason dalgaları kullanan bir işlemdir. Bu teknik, çeşitli bilimsel ve endüstriyel uygulamalarda çeşitli amaçlar için yaygın olarak kullanılmaktadır:
Hücre Bozulması: Ultrasonik parçalanma, hücre biyolojisi ve moleküler biyolojide hücre zarlarını bozmak, proteinler, nükleik asitler ve organeller gibi hücresel içerikleri serbest bırakmak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu, analiz için hücre içi bileşenlerin çıkarılması veya mikrobiyoloji ve biyoteknoloji süreçlerinde hücrelerin parçalanması için kullanışlıdır.
- Homojenizasyon: Özellikle karışmayan sıvılarla uğraşırken veya tutarlı bir malzeme karışımı elde etmeye çalışırken, bir numunedeki bileşenlerin homojen bir şekilde karıştırılmasına yardımcı olur.
- Protein Ekstraksiyonu: Biyolojide, proteomikte, yaşam biliminde, proteinlerin analizi çok yaygın bir görevdir. Proteinler tahlillerde analiz edilmeden önce, hücre içinden ekstrakte edilmeli ve izole edilmelidir. Sonikatörler, protein ekstraksiyonu için en yaygın kullanılan yöntemdir.
- DNA Parçalanması: DNA ve RNA, hücrelerde genetik bilgiyi depolayan ve kodlayan farklı nükleik asit türleridir. DNA ve RNA analiz edildiğinde, uzun iplikler bazen parçalanmalıdır, bu da sonikasyon ile güvenilir ve verimli bir şekilde yapılabilecek bir işlemdir.
- Örnek Hazırlama: Araştırma ve analizde, numune hazırlama, çeşitli analitik tekniklerden önce yaygın bir prosedürdür. Ultrasonik parçalanma, numunelerin çözülmesine veya dağılmasına yardımcı olabilir, bu da analizlerin doğruluğunu ve tekrarlanabilirliğini artırabilir.
Prob tipi sonikatör UP200St hücre parçalanması, hücre bozulması ve ekstraksiyonu için
Ultrasonik Parçalanmanın Avantajları
Neden parçalanma, hücre bozulması ve hücre içi moleküllerin ve proteinlerin ekstraksiyonu için prob tipi bir sonikatör kullanıyorsunuz? Bir sonikatör veya ultrasonik çözücü, yüksek basınçlı homojenizasyon, bilyalı frezeleme veya mikroakışkanlaştırma gibi diğer parçalanma yöntemleriyle karşılaştırıldığında sonikasyonu üstün teknoloji haline getiren sayısız avantaj sunar.
- Termal Olmayan: Ultrasonik parçalanma termal olmayan bir yöntemdir, yani malzemeleri parçalamak için ısıya dayanmaz. Bu, yüksek sıcaklıkların ısıya duyarlı numuneleri bozabileceği uygulamalar için avantajlıdır.
- Hassas ve Kontrollü: Proses, yüksek hassasiyetle kontrol edilebilir, bu da belirli bir bozulmaya, karıştırmaya veya partikül boyutunun küçültülmesine izin verir.
- Hızlı ve Verimli: Ultrasonication genellikle hızlı ve verimli bir yöntemdir, bu da onu yüksek verimli uygulamalar için uygun hale getirir.
- Azaltılmış Kimyasal Kullanımı: Çoğu durumda, ultrasonik parçalanma, çevre dostu olabilen ve kimyasal kirlenme riskini azaltabilen sert kimyasallara veya organik çözücülere olan ihtiyacı azaltabilir.
- Frezeleme ortamı yok, nozul yok: Bilyalı/boncuk frezeleme veya yüksek basınçlı homojenizatörler gibi alternatif parçalama tekniklerinin dezavantajları vardır. Bilyalı/boncuk frezeleme, zahmetli bir şekilde ayrılması ve temizlenmesi gereken frezeleme ortamının (boncuklar veya inciler) kullanılmasını gerektirir. Yüksek basınçlı homojenizatörler tıkanmaya eğilimli nozullara sahiptir. Buna karşılık, ultrasonik homojenizatörlerin kullanımı kolaydır, son derece güvenilir ve sağlamdır, çok az bakım gerektirir.
- Çok yönlü -lük: Bakteriler, bitki hücreleri, memeli dokusu, algler, mantarlar vb. dahil olmak üzere çok çeşitli malzemelere uygulanabilir ve bu da onu çeşitli alanlarda çok yönlü bir teknik haline getirir.
Ölçeklenebilirlik: Ultrasonik teknik, endüstriyel işlemler için ölçeklendirilebilir, bu da onu hem laboratuvar hem de büyük ölçekli üretim uygulamaları için uygun hale getirir.
Ultrasonik parçalanma ve hücre bozulmasının çalışma prensibi
Ultrasonication, maruz kalan sıvıda alternatif yüksek basınçlı ve düşük basınçlı dalgalar üretir. Düşük basınç döngüsü sırasında, ultrasonik dalgalar, sıvıda yüksek basınç döngüsü sırasında şiddetli bir şekilde çöken küçük vakum kabarcıkları oluşturur. Bu fenomene kavitasyon denir. Kavitasyon kabarcığının patlaması, ilk sonoporasyona ve ardından hücre yapılarının verimli bir şekilde bozulmasına neden olan güçlü hidrodinamik kesme kuvvetlerine neden olur. Hücre içi moleküller ve organeller tamamen çözücüye salınır.
Hücre Yapılarının Ultrasonik Parçalanması
Kesme kuvvetleri, lifli, selülozik malzemeyi ince parçacıklara parçalayabilir ve hücre yapısının duvarlarını kırabilir. Bu, nişasta veya şeker gibi hücre içi materyalin daha fazlasını sıvıya salar. Buna ek olarak, hücre duvarı malzemesi küçük döküntülere ayrılıyor.
Bu etki, organik maddenin fermantasyonu, sindirimi ve diğer dönüşüm işlemleri için kullanılabilir. Öğütme ve öğütme işleminden sonra, ultrasonikasyon, nişastayı şekere dönüştüren enzimler için kullanılabilir hücre duvarı kalıntılarının yanı sıra nişasta gibi hücre içi materyalin daha fazlasını yapar. Ayrıca sıvılaştırma veya sakarifikasyon sırasında enzimlere maruz kalan yüzey alanını da arttırır. Bu tipik olarak, örneğin biyokütleden etanol üretimini artırmak için maya fermantasyonunun ve diğer dönüştürme işlemlerinin hızını ve verimini artırır.
Ultrasonik Parçalanma Kullanın – Her ölçekte güvenilir ve verimli
Hielscher sonicators farklı güç değerleri ve işleme kapasiteleri ile mevcuttur. Küçük biyolojik numuneleri birkaç mikrolitreden birkaç litreye kadar sonikasyon yapmak veya üretim için büyük hücre veya biyokütle akışlarını işlemek isteyip istemediğinizi, Hielscher Ultrasonics, biyolojik uygulamanız için size en uygun ultrasonik çözücüyü sunacaktır.
- 1 mL ile yaklaşık 5 L arasında laboratuvar terazisi, ör. 22 mm sonotrotlu UP400St
- tezgah üstü ölçek yaklaşık 0,1 ila 20 L/dk arasında örn. UIP1000hdT, 34 mm sonotrot ve akış hücresi ile
- 20L/dk'dan başlayan üretim ölçeği, örn. UIP4000hdT veya UIP16000hdT
Aşağıdaki tablo size laboratuvar boyutu ultrasonicators yaklaşık işleme kapasitesi hakkında bir gösterge vermektedir:
| Önerilen Cihaz | Numune Hacmi | Akış Oranı |
|---|---|---|
| UIP400MTP 96 Kuyulu Plaka Sonikatörü | Çok kuyulu / mikrotitre plakaları | n.a. |
| Ultrasonik CupHorn | Şişeler veya beher için CupHorn | n.a. |
| GDmini2 | ultrasonik mikro akış reaktörü | n.a. |
| VialTweeter | 0,5 - 1,5 mL | n.a. |
| UP100H | 1 - 500mL | 10 - 200mL/min |
| UP200Ht, UP200St | 10 ila 1000 mL | 20 ila 200 mL/dk |
| UP400St | 10 - 2000mL | 20 - 400mL/min |
| Ultrasonik Elek Çalkalayıcı | n.a. | n.a. |
Hücrelerin parçalanması amacıyla ultrasonik cihazların kullanımı hakkında daha fazla bilgi almak isterseniz lütfen aşağıdaki formu kullanın. Size yardımcı olmaktan memnuniyet duyarız.
Bizimle İletişime Geçin! / Bize Sor!
Aşağıdaki tablo size endüstriyel ultrasonicators'ımızın yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesini verir:
| Numune Hacmi | Akış Oranı | Önerilen Cihaz |
|---|---|---|
| 200 mL ila 5L arası | 00,05 ila 1L/dk | UIP500hdT |
| 1 ila 10L | 0.1 ila 2L/dk | UIP1000hdT |
| 5 ila 20L | 0,2 - 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 - 100L | 2 - 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 ila 150L | 3 ila 15L/dk | UIP6000hdT | n.a. | 10 - 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | daha büyük | grubu UIP16000 |
UP400ST ultrasonik homojenizatör hücre çözündürme, lizis ve protein ekstraksiyonu için
Literatür / Referanslar
- 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.
Ultrasonik CupHorn Numunelerin steril homojenizasyonu için kapalı tüplerin ve şişelerin yoğun sonikasyonu için.
Hielscher Ultrasonics, yüksek performanslı ultrasonik homojenizatörler üretmektedir. laboratuvar Hedef endüstriyel boyut.