Ultrasonik Homojenizatörle Laboratuvar İşlerinde Ustalık
Sonikatörler; homojenizasyon ve karıştırma, ekstraksiyon, dispersiyon, emülsifikasyon, çözündürme, hücre parçalama, DNA fragmentasyonu ve sonokimyasal reaksiyonlar gibi çok çeşitli uygulamalarda kullanılan temel laboratuvar araçlarıdır. Günlük laboratuvar çalışmalarında bu yaygın görevleri yerine getirmek için genellikle prob tipi sonikatörler kullanılır. Çapraz kontaminasyonun veya numune kaybının sınırlayıcı faktörler olduğu laboratuvar numunelerinde Hielscher temassız sonikatörleri, ultrasonik numune hazırlama için öncelikli çözümdür.
Prob Tipi Sonikatörler ve Temassız Sonikatörler
Prob tipi sonikatör, sonotrotun veya probun ucunda odaklanan yoğun ultrason dalgalarını ortama uygular. Açık veya kapalı bir kap kullanılması, sıvı ortamların basit ancak güvenilir bir şekilde ultrasonik işlemden geçirilmesine olanak tanır. Sonotrotun bir akış hücresine monte edilmesi, bir sıvı akışının sürekli sonikasyonuna olanak tanır. Bu tür bir akışlı düzenek, daha büyük hacimleri veya viskoz sıvıları ve macunları ultrasonik işlemden geçirmek için gelişmiş bir yöntemdir.
VialTweeter, Çok Kuyucuklu Plaka Sonikatörü UIP400MTP, CupHorn ve GDmini2 akış reaktörü gibi temassız sonikatörler kullanılarak numuneler, çapraz kontaminasyon ve numune kaybı önlenerek dokunmadan / temassız koşullarda işlenebilir. Hielscher temassız sonikatörlerinin bir başka avantajı da numune hazırlamada yüksek numune işleme kapasitesidir.
Sonikasyon, bir numunedeki parçacıkları hareketlendirmek ve üzerlerinde işlem yapmak için ultrasonik bir prob aracılığıyla güç ultrasonu uygulama işlemidir. Ultrasonik sonikatörler; akademik araştırmalarda, analitik ve adli laboratuvarlarda, klinik tesislerde ve üretim tesislerinde yaygın olarak kullanılır. Bu alanlarda sonikasyon; sıvı–sıvı veya sıvı–katı süspansiyonları homojenize etmek ve karıştırmak, biyoaktif maddeleri ve hücresel bileşikleri ekstrakte etmek, hücreleri, bakterileri ve dokuları parçalamak, tozları çözündürmek, biyofilmleri yerinden ayırmak veya kimyasal reaksiyonları başlatmak için kullanılır.
Sonikatörlerin uygulama alanı çok geniş olduğundan, sonikatörler genellikle belirli görevlerine göre adlandırılır. Bu nedenle ultrasonik sonikatörleri şu farklı adlarla bulabilirsiniz:
- Ultrasonik Homojenizatör:
Ultrasonik homojenizatörler, iki veya daha fazla fazı homojen bir süspansiyon oluşturacak şekilde karıştırmak ve harmanlamak için kullanılır. Yüksek basınçlı homojenizatörlere, bıçaklı karıştırıcılara ve mikroakışkanlaştırıcılara güçlü bir alternatif olan prob tipi sonikatörler, nano dispersiyonlar ve nano emülsiyonlar üretme konusundaki olağanüstü yetenekleriyle öne çıkar. - Ultrasonik Disperser:
Ultrasonik disperserler, parçacıkları daha küçük boyutlara parçalamak ve bir sıvı içinde eşit olarak dağıtmak için yüksek frekanslı ses dalgalarını kullanır. Bu işlem, mürekkeplerde pigmentlerin veya bulamaçlarda parçacıkların disperse edilmesi gibi, sıvılarda katı parçacıkların kararlı süspansiyonlarını oluşturmak için özellikle yararlıdır. - Ultrasonik Emülgatör:
Ultrasonik emülgatörler, yağ ve su gibi birbiriyle karışmayan iki sıvıyı karıştırarak ince emülsiyonlar oluşturmak için ultrasonik dalgaları kullanır. Yüksek yoğunluklu ses dalgaları, içe doğru çöken kavitasyon kabarcıkları üretir. Bu çökme, damlacıkları nano boyutlu emülsiyonlar oluşturacak şekilde parçalayan ve bunları kararlı ve homojen hale getiren yoğun kesme kuvvetleri oluşturur. - Ultrasonik Hücre Parçalayıcı:
Ultrasonik hücre bozucular veya lizörler olarak da bilinen bu cihazlar, hücre zarlarını açarak parçalamak ve hücre içeriğini serbest bırakmak için ultrasonik enerji kullanır. Bu işlem, biyolojik ve biyokimyasal uygulamalarda proteinlerin, DNA’nın ve diğer hücresel bileşenlerin ekstraksiyonu için gereklidir. - Ultrasonik Ekstraktör:
Ultrasonik ekstraktörler, bitkisel materyali parçalamak için ultrasonik dalgalar uygulayarak uçucu yağlar, flavonoidler veya diğer fitokimyasallar gibi biyoaktif bileşiklerin ekstraksiyonunu iyileştirir. Kavitasyon etkisi, çözücünün nüfuz etmesini ve kütle transferini artırarak daha verimli ekstraksiyon sağlar. - Ultrasonik Çözündürücü:
Ultrasonik çözündürücüler, katıları sıvılarda hızlı ve verimli bir şekilde çözündürmek için ultrasonik enerji kullanır. Bu, farmasötik ürünlerde veya kimyasal formülasyonlarda olduğu gibi, çözünen maddenin eşit ve hızlı bir şekilde disperse edilmesi gereken çözeltilerin veya süspansiyonların hazırlanmasında yararlıdır. - Ultrasonik Karıştırıcı:
Ultrasonik karıştırıcılar, sıvıları ve bulamaçları karıştırmak için yüksek yoğunluklu ultrason dalgalarını kullanarak homojen bir bileşim sağlar. Bu karıştırma işlemi, geniş bir viskozite aralığında uygulanabilir ve çimento hamurları veya yüksek katı madde yüküne sahip masterbatch’ler gibi geleneksel yöntemlerle karıştırılması zor ürünlerin homojenize edilmesinde özellikle etkilidir. - Ultrasonik Çalkalayıcı:
Ultrasonik çalkalayıcılar, sıvıları karıştırmak veya hareketlendirmek için ultrasonik enerji kullanarak homojen karışımı destekler ve çökelmeyi önler. Bu yöntem, çeşitli endüstrilerde çözeltilerin, süspansiyonların veya dispersiyonların zaman içinde tutarlılığını korumak için yararlıdır.
Çok Kuyucuklu Plakaların ve Petri Kaplarının Sonikasyonu
Çok kuyucuklu plakalar ve Petri kapları yaygın laboratuvar kaplarıdır. Mikroplaka veya mikrokuyucuklu plaka olarak da bilinen çok kuyucuklu plakalar, küçük deney tüpleri olarak kullanılan birden fazla “kuyucuk” içeren düz plakalardır. Genellikle 6, 12, 24, 48, 96, 384 veya 1536 kuyucuklu olmak üzere çeşitli yapılandırmalarda bulunurlar ve yüksek numune işleme kapasitesiyle tarama ve test yapılmasına olanak tanırlar.
Petri kapları ise genellikle cam veya plastikten yapılmış, sığ, silindirik, kapaklı kaplardır. Mikroorganizmaların kültürlenmesi için düz bir yüzey alanı sunarlar.
Sonikasyonun bir işlem adımı olarak uygulanması gerektiğinde, her iki numune kabının kendine özgü tasarımı zorluklar doğurur. Hielscher, UIP400MTP plaka sonikatörüyle her türlü standart çok kuyucuklu plakayı, mikroplakayı ve Petri kabını işleyebilen güçlü bir sonikatör sunar.
96 kuyucuklu plakalarda ve Petri kaplarında numune hazırlama için güçlü bir sonikatör olan UIP400MTP hakkında daha fazla bilgi edinin!
Aşağıdaki tablo, yaygın laboratuvar uygulamaları için prob tipi ve temassız ultrasonik sonikatörlerimize genel bir bakış sunar:
| Önerilen Cihazlar | Parti Hacmi | Debi |
|---|---|---|
| UIP400MTP 96 Kuyucuklu Plaka Sonikatörü | çok kuyucuklu / mikrotitre plakalar | n.a. |
| Ultrasonik CupHorn | Viyaller veya beher için CupHorn | n.a. |
| GDmini2 | ultrasonik mikro akış reaktörü | n.a. |
| VialTweeter | 0,5–1,5mL | n.a. |
| UP100H | 1–500mL | 10–200mL/min |
| UP200Ht, UP200St | 10–1000mL | 20–200mL/min |
| UP400St | 10–2000mL | 20–400mL/min |
| UIP500hdT | 100–5000mL | 0,1–4L/min |
| Ultrasonik Elek Sarsıcı | n.a. | n.a. |
Bizimle İletişime Geçin! / Bize Sorun!
Sık Sorulan Sorular
Laboratuvar Sonikatörü Nasıl Kullanılır?
Laboratuvar sonikatörü, çoğunlukla homojenizasyon, emülsifikasyon, nanoparçacıkların dispersiyonu veya hücrelerin parçalanması amacıyla, bir numunedeki parçacıkları hareketlendirmek için ultrasonik enerji uygulayan bir cihazdır. Laboratuvar sonikatörünü kullanmak için öncelikle numunenizi uygun bir kapta hazırlamanız gerekir. Prob tipi bir sonikatör kullanıyorsanız, probu kabın yanlarına veya tabanına temas etmediğinden emin olarak numuneye daldırın. Genlik, darbe hızı ve süre gibi sonikatör ayarlarını uygulamanızın özel gereksinimlerine göre ayarlayın. Temassız bir sonikatör için numune kabını, ultrason dalgalarının en uygun şekilde iletilmesini sağlayacak biçimde, kılavuzda belirtildiği gibi tutucuya yerleştirin. Sonikatörü açın ve işlemi izleyin; istenen etkiyi elde etmek için parametreleri gerektiğinde ayarlayın. Daima işitme koruyucusu gibi uygun koruyucu ekipman kullanın.
Sonikatörlerin Laboratuvarlardaki Uygulamaları Nelerdir?
Sonikasyonun çeşitli alanlardaki laboratuvarlarda çok sayıda uygulaması vardır. Yaygın olarak hücre parçalama ve lizis için kullanılarak DNA, RNA ve proteinler gibi hücre içi bileşenlerin ekstraksiyonuna olanak tanır. Ayrıca emülsiyonların ve dispersiyonların hazırlanmasında kullanılarak birbiriyle karışmayan sıvıların karıştırılmasını veya nanoparçacıkların bir ortam içinde dağılımını iyileştirir. Sonikatörler, parçacık boyutunun küçültülmesine ve aglomerasyonun önlenmesine yardımcı olduklarından nanoparçacık sentezinde değerlidir. Ayrıca sonikasyon, belirli analitik teknikleri olumsuz etkileyebilen çözünmüş gazları uzaklaştırarak sıvıların gazının giderilmesinde kullanılır.
Sonikasyonun lizozim bazlı hücre lizisinizi nasıl güçlendirebileceği hakkında daha fazla bilgi edinin!
Prob Tipi Sonikatör ile Ultrasonik Banyo Arasındaki Fark Nedir?
Prob tipi sonikatör ile ultrasonik banyo arasındaki temel fark, tasarımlarında ve uygulamalarında yatar. Prob tipi sonikatör, numuneyle doğrudan temas eden bir titanyum prob kullanarak belirli bir bölgeye yoğun ultrasonik enerji iletir. Bu doğrudan uygulama, küçükten büyüğe farklı hacimler için idealdir ve sonikasyon işlemi üzerinde hassas kontrol sağlar. Buna karşılık ultrasonik banyo, ultrasonik dalgaları numune kabının yerleştirildiği sıvı ortam aracılığıyla iletir. Bu dolaylı sonikasyon zayıftır ve homojen değildir; bu nedenle yaygın olarak temizleme veya gaz giderme için kullanılır.
Yoğun ve homojen koşullarda dolaylı sonikasyon; VialTweeter, Çok Kuyucuklu Plaka Sonikatörü UIP400MTP veya GDmini2 akış reaktörü gibi temassız sonikatörler kullanılarak gerçekleştirilebilir. Yüksek güçlü ve yüksek numune işleme kapasiteli bu sonikatörler, numunelerin hassas biçimde kontrol edilen sonikasyonuna olanak tanıyarak araştırma ve tanı uygulamaları için uygun hale gelir.
HPLC’de Sonikasyonun Uygulamaları Nelerdir?
Ultrasonik numune hazırlama, numune matrislerini parçalamak ve analitlerin ekstraksiyon çözücüsüne transferini hızlandırmak için akustik kavitasyon kullanarak HPLC analizini iyileştirir. Bu teknik, ekstraksiyon verimliliğini iyileştirir, analit geri kazanımını artırır ve numune hazırlama süresini azaltarak daha hassas ve tekrarlanabilir kromatografik analize olanak tanır. HPLC için ultrasonik numune hazırlama hakkında daha fazla bilgi edinin!
Yüksek Performanslı Sıvı Kromatografisinde (HPLC) sonikasyon, silika veya zirkonya mikroküreleri gibi nanoparçacıkların modifikasyonuna ve işlevselleştirilmesine olanak tanır. Ultrasonikasyon, özellikle HPLC kolonları için yararlı olan çekirdek–kabuk yapılı silika parçacıklarını sentezlemek için son derece etkili bir yöntemdir. Daha fazla bilgi edinin!
Ayrıca sonikasyon, numune hazırlama için kullanılır. Analitlerin ve reaktiflerin iyice karışmasını ve çözünmesini sağlar; bu, doğru ve tekrarlanabilir kromatografik sonuçlar için çok önemlidir. Sonikasyon, çözücülerin gazının giderilmesine yardımcı olarak HPLC sistemlerinde kabarcık oluşturabilen ve akışı ve tespiti olumsuz etkileyebilen çözünmüş gazları uzaklaştırır. Ayrıca sonikasyon, kolonlar ve enjektör parçaları gibi HPLC bileşenlerini temizlemek için kullanılarak her türlü kontaminantın veya kalıntının etkili bir şekilde uzaklaştırılmasını sağlar.
Sonikatör Biyoteknoloji ve Yaşam Bilimlerinde Nasıl Kullanılır?
Biyoteknoloji ve yaşam bilimlerinde ultrasonik sonikatörler, çeşitli uygulamalar için vazgeçilmez araçlardır. Nükleik asitleri ve proteinleri içeren moleküler biyoloji çalışmaları için gerekli olan hücre lizisi ve hücre içi materyallerin ekstraksiyonunda yaygın olarak kullanılırlar. Sonikasyon, dizileme ve diğer genetik analizler için DNA, RNA ve kromatinin fragmentasyonunda kullanılarak genetik materyalin daha ince bir ölçekte incelenmesine olanak tanır. Ayrıca sonikatörler, lipozomların ve diğer nanoparçacık bazlı ilaç taşıma sistemlerinin hazırlanmasında kullanılarak terapötik ajanların etkinliğini ve hedeflenmesini iyileştirir.
Çok kuyucuklu plaka sonikatörü UIP400MTP, tahlillerin minyatürleştirilmesinde ve laboratuvar otomasyonuna entegrasyonda kullanılır – böylece yüksek numune işleme kapasitesiyle sorunsuz iş akışlarına olanak tanır. Yüksek numune işleme kapasiteli iş akışları için UIP400MTP mikroplaka sonikatörü hakkında daha fazla bilgi edinin!
Literatür / Kaynaklar
- Ultrasonic Homogenizers for Efficient Sample Preparation – Hielscher Ultrasonics
- Guidelines for Autoclaving Ultrasonic Sonotrodes and Flow Cells – HielscherUltrasonic
- I. Fasaki, K. Siamos, M. Arin, P. Lommens, I. Van Driessche, S.C. Hopkins, B.A. Glowacki, I. Arabatzis (2012): Ultrasound assisted preparation of stable water-based nanocrystalline TiO2 suspensions for photocatalytic applications of inkjet-printed films. Applied Catalysis A: General, Volumes 411–412, 2012. 60-69.
- Jorge S., Pereira K., López-Fernández H., LaFramboise W., Dhir R., Fernández-Lodeiro J., Lodeiro C., Santos H.M., Capelo-Martínez J.L. (2020): Ultrasonic-assisted extraction and digestion of proteins from solid biopsies followed by peptide sequential extraction hyphenated to MALDI-based profiling holds the promise of distinguishing renal oncocytoma from chromophobe renal cell carcinoma. Talanta, 2020.
- 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.
- 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
Hielscher Ultrasonics, yüksek performanslı ultrasonik homojenizatörleri laboratuvar ölçeğinden endüstriyel ölçeğe kadar üretir.