Ультразвукова обробка для лізису: порушення та екстракція клітин

Розпад або лізис клітин є поширеною частиною щоденної підготовки зразків у біотехнологічних лабораторіях. Метою лізису є порушення частин клітинної стінки або повної клітини для вивільнення біологічних молекул. Ультразвукові гомогенізатори широко використовуються для успішного лізису клітин. Основною перевагою складних ультразвукових пристроїв є точний контроль над параметрами процесу, такими як інтенсивність та температура, що дозволяє забезпечити м'яке, але високоефективне порушення та вилучення клітин.

Лізис клітин за допомогою ультразвуку

Ультразвукові апарати зондового типу, такі як UP200St, є надійними гомогенізаторами тканин і широко використовуються для підготовки зразків у генетиці, наприклад, для перетворення агробактерій, опосередкованих ультразвуковою обробкою (SAAT).Ультразвуковий лізис та екстракція клітин - це метод, який використовується для розбиття відкритих клітин та вилучення вмісту за допомогою високочастотних звукових хвиль, тобто ультразвуку. Ультразвукова обробка - це техніка лізису, яка широко використовується як встановлені та надійні методи порушення клітин та вилучення внутрішньоклітинного матеріалу. Ультразвуковий лізис є надійною технікою для приготування лізату, що містить, наприклад, плазміду, аналізи рецепторів, білки, ДНК, РНК тощо. Оскільки інтенсивність ультразвуку може бути вирівняна шляхом регулювання параметрів процесу, оптимальна інтенсивність ультразвукової обробки від дуже м'якої до інтенсивної може бути встановлена індивідуально для кожної речовини та середовища, щоб задовольнити конкретні вимоги застосування. Наступними етапами лізису є фракціонування, виділення органел або / або екстракція та очищення білка. Вилучений матеріал (= лізат) повинен бути відокремлений і підлягає подальшим дослідженням або застосуванням, наприклад, для протеомних досліджень.

Ультразвукові лабораторні дисмебриатори UP100H і UP400St для підготовки зразків (гомогенізація, лізис, екстракція).

Ультразвукові гомогенізатори UP100H (100 Вт) і UP400St (400 Ватт) для підготовки зразків, таких як лізис і екстракція.

Запит інформації




Зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.


У порівнянні з іншими методами лізису та екстракції клітин, ультразвуковий лізис клітин має ряд переваг:

  1. Швидкість: Ультразвуковий лізис та екстракція клітин - це швидкий метод, який може розірвати відкриті клітини за лічені секунди. Це набагато швидше, ніж інші методи, такі як гомогенізація, заморожування-розморожування або фрезерування бісеру.
  2. Ефективність: Ультразвуковий лізис і екстракція клітин можуть бути використані для обробки малих, великих або декількох зразків одночасно, що робить його більш ефективним, ніж інші методи, які вимагають індивідуальної обробки невеликих зразків.
  3. Без хімічних речовин: Ультразвуковий лізис та екстракція клітин є неінвазивним методом, який не вимагає використання жорстких хімічних речовин або ферментів. Це робить його ідеальним для додатків, де потрібно підтримувати цілісність вмісту клітини. Небажаного забруднення зразків можна уникнути.
  4. Висока врожайність: Ультразвуковий лізис і екстракція клітин можуть витягти високий вихід клітинного вмісту, включаючи ДНК, РНК і білки. Це пояснюється тим, що високочастотні звукові хвилі розривають клітинні стінки і випускають вміст в навколишній розчин.
  5. Контроль температури: Складні ультразвукові апарати дозволяють точно контролювати температуру зразка. Цифрові ультразвукові апарати Hielscher оснащені підключається датчиком температури та програмним забезпеченням для моніторингу температури.
  6. Відтворювані: Протоколи ультразвукового лізису клітин можуть бути легко відтворені і навіть підібрані до різних більших або менших обсягів вибірки простим лінійним масштабуванням.
  7. Універсальний: Ультразвуковий лізис і екстракція клітин можуть бути використані для вилучення широкого спектру типів клітин, включаючи бактерії, дріжджі, гриби, клітини рослин і ссавців. Він також може бути використаний для вилучення різних типів молекул, включаючи білки, ДНК, РНК і ліпіди.
  8. Одночасна підготовка численних зразків: Hielscher Ultrasonics пропонує кілька рішень для комфортної обробки численних зразків в точно таких же умовах процесу. Це робить етап підготовки зразка лізису та екстракції високоефективним та економить час.
  9. Простий у використанні: Ультразвукове обладнання для лізису клітин та екстракції просте у використанні та вимагає мінімальної підготовки. Обладнання також є економічним, оскільки це єдина інвестиція без вимоги до повторного придбання вибуття. Це робить його привабливим для широкого кола дослідників і лабораторій.

Загалом, ультразвуковий лізис та екстракція клітин є швидким, ефективним, точно контрольованим та універсальним методом вилучення клітинного вмісту. Його переваги перед альтернативними методами роблять його привабливим вибором для широкого спектру досліджень і промислових застосувань.

Принцип роботи ультразвукового лізису клітин

Ультразвуковий лізис і екстракція клітин використовує високочастотні звукові хвилі для порушення клітин і вилучення їх вмісту. Звукові хвилі створюють зміни тиску в навколишній рідині, в результаті чого дрібні бульбашки утворюються і руйнуються в процесі, відомому як кавітація. Ці бульбашки генерують локалізовані високоінтенсивні механічні сили, які можуть розірвати відкриті клітини і випустити їх вміст в навколишній розчин.

Лізис клітин за допомогою ультразвукового апарату зазвичай включає в себе наступні етапи:

  • Зразок поміщають в пробірку або ємність з рідким буфером.
  • У зразок вставляється ультразвуковий зонд, і застосовуються високочастотні звукові хвилі приблизно 20-30 кГц.
  • Ультразвукові хвилі викликають коливання і кавітацію в навколишній рідині, генеруючи локалізовані сили, які розривають відкриті клітини і вивільняють їх вміст.
  • Зразок центрифугують або фільтрують, щоб видалити будь-яке клітинне сміття, а витягнутий вміст збирають для аналізу нижчестоящих.
Ультразвукова екстракція працює шляхом порушення клітинних структур і сприяння масовому перенесенню

Потужні ультразвукові хвилі порушують клітинний матрикс біологічних структур і вивільняють біоактивні сполуки. Посилюється масообмін між рослинним матеріалом і розчинником (наприклад, буфером). (графіка: ©Вілху та ін., 2006)

Цей відеокліп показує ультразвуковий гомогенізатор Hielscher UP100H, ультразвуковий пристрій, який широко використовується для підготовки зразків у лабораторіях.

Ультразвуковий гомогенізатор UP100H

Мініатюра відео

Недоліки методів лізису звичайного

Під час роботи в лабораторіях ви, можливо, вже відчували клопоти з лізисом клітин за допомогою традиційних протоколів механічного або хімічного лізису.

  • Механічний лізис: Методи механічного лізису, такі як подрібнення ступкою і товкачем або гомогенізація за допомогою френч-преса, бісерного млина або роторно-статорної системи, часто не мають варіантів попереднього контролю і регулювання. Це означає, що використання фрезерування та подрібнення може швидко генерувати тепло та сили зсуву, які можуть пошкодити зразок та денатурувати білки. Вони також можуть бути трудомісткими і вимагати великої кількості вихідного матеріалу.
  • Хімічний лізис: Хімічні методи лізису, такі як лізис на основі миючих засобів, можуть пошкодити зразок, порушуючи ліпідний бішар і денатуруючи білки. Вони також можуть вимагати декількох кроків і можуть залишати залишкові забруднення, які заважають низхідним додаткам. Пошук оптимального дозування миючого засобу є додатковим завданням.
  • Цикли заморожування-відтавання: Цикли заморожування-відтавання можуть призвести до розриву клітинних мембран, але повторні цикли також можуть викликати денатурацію і деградацію білка. Цей метод також може вимагати декількох циклів, що може зайняти багато часу і часто призводить до зниження врожайності.
  • Ферментативний лізис: Методи ферментативного лізису можуть бути специфічними для певних типів клітин і вимагати декількох кроків, що робить їх трудомісткими. Вони також генерують відходи і вимагають ретельної оптимізації, щоб уникнути деградації зразка. Ферментативні набори для лізису часто коштують дорого. Якщо ваша поточна процедура ферментативного лізису дає недостатні результати, ультразвукова обробка як синергетичний метод може бути застосована для інтенсифікації порушення клітин.

На відміну від звичайних механічних та хімічних методів лізису клітин, ультразвукова обробка є дуже ефективним та надійним інструментом для розпаду клітин, що дозволяє повністю контролювати параметри ультразвукової обробки. Це забезпечує високу селективність при випуску матеріалів і чистоту продукції. [пор. Баласундарам та ін., 2009]
Він підходить для всіх типів клітин і легко застосовується в малих і великих масштабах – завжди в контрольованих умовах. Ультразвукові апарати легко чистити. Ультразвуковий гомогенізатор завжди має функцію чистого на місці (CIP) та стерилізації на місці (SIP). Сонотрод складається з масивного титанового рогу, який можна протирати або промивати у воді або розчиннику (залежно від робочого середовища). Обслуговування ультразвукових апаратів пов'язано з їх надійністю, майже нехтуваною.

 

Цей підручник пояснює, який тип ультразвукового апарату найкраще підходить для ваших завдань підготовки зразків, таких як лізис, порушення клітин, ізоляція білків, фрагментація ДНК та РНК у лабораторіях, аналіз та дослідження. Виберіть ідеальний тип ультразвукового апарату для вашої програми, обсягу зразка, номера зразка та пропускної здатності. Hielscher Ultrasonics має ідеальний ультразвуковий гомогенізатор для вас!

Як знайти ідеальний ультразвуковий пристрій для порушення клітин та вилучення білка в науці та аналізі

Мініатюра відео

 

Ультразвуковий лізис і порушення клітин

Як правило, лізис зразків в лабораторії займе від 15 секунд до 2 хвилин. Оскільки інтенсивність ультразвукової обробки дуже легко регулюється за допомогою амплітуди встановлення часу обробки ультразвуком, а також за допомогою вибору відповідного обладнання, можна дуже легко або дуже різко порушити клітинні мембрани, залежно від структури клітин і з метою лізису ( наприклад, екстракція ДНК вимагає більш м'якої обробки ультразвуком, повна екстракція білка бактерій вимагає більш інтенсивного лікування ультразвуком). Температуру під час процесу можна контролювати інтегрованим датчиком температури, і його можна легко контролювати охолодженням (крижана ванна або стільникові камери з охолоджувальними куртками) або ультразвуком в імпульсному режимі. Під час обробки ультразвуком в імпульсному режимі короткі циклі вибуху з ультразвуком досягають 1-15 секунд, що дозволяє розсіювання тепла та охолодження протягом більш тривалих періодів.
Всі ультразвукові процеси повністю відтворюються і лінійно масштабуються.

Запит інформації




Зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.


VialTweeter - це ультраонікатор MultiSample, який забезпечує надійну гомогенізацію зразків у стерильних умовах.

The VialTweeter є ультразвуковим гомогенізатором для одночасної, рівномірної та швидкої стерильної підготовки численних зразків.

Ультразвукові гомогенізатори для лізису та екстракції клітин

Різні типи ультразвукових пристроїв дозволяють відповідати меті підготовки зразків і забезпечувати зручність у використанні та комфорт експлуатації. Ультразвукові апарати зондового типу є найпоширенішими пристроями в лабораторії. Вони найбільш підходять для приготування малих і середніх зразків об'ємом від 0,1 мл до 1000мл. Різні розміри потужності та сонотроди дозволяють адаптувати ультразвуковий пристрій до об'єму зразка та посудини для найбільш ефективних та ефективних результатів ультразвукової обробки. Ультразвуковий зондовий пристрій є найкращим вибором, коли потрібно підготувати поодинокі зразки.

Якщо потрібно підготувати більше зразків, наприклад, 8-10 флаконів клітинного розчину, інтенсивна непряма ультразвукова обробка ультразвуковими системами, такими як VialTweeter або ультразвуковий кухорн, є найбільш підходящим методом гомогенізації для ефективного лізису. Кілька флаконів піддаються ультразвуковій обробці одночасно, з однаковою інтенсивністю. Це економить не тільки час, але і забезпечує однакову обробку всіх зразків, що робить результати серед зразків достовірними і порівнянними. Крім того, під час непрямої ультразвукової обробки уникає перехресне забруднення шляхом занурення ультразвукового сонотроду (також відомого як ультразвуковий зонд, ріг, кінчик або палець). Оскільки індивідуально до розміру проби використовуються підібрані флакони, трудомістке очищення і втрата зразка через зціджування судин опускаються. Для рівномірної ультразвукової обробки мультивелл або мікротитрових пластин Hielscher пропонує UIP400MTP.
Для більш високих об'ємів, наприклад, для комерційного виробництва клітинних екстрактів, найбільш придатні є неперервні ультразвукові системи з реактором для потоку. Безперервний і рівний потік обробленого матеріалу забезпечує рівномірну ультразвукову обробку. Всі параметри процесу дезінтеграції ультразвуку можна оптимізувати та пристосувати до вимог застосування та конкретного матеріалу клітини.
 
 
Приклад процедури для ультразвукового лізингу бактеріальних клітин:

  • Підготовка клітинної суспензії: гранули для клітин повинні бути повністю суспендовані в буферному розчині шляхом гомогенізації (вибирайте ваш буферний розчин, сумісний з наступним аналізом, наприклад, методом специфічної хроматографії). При необхідності додайте лізозими та / або інші добавки (вони також повинні бути сумісними з засобами розділення / очищення). Обережно перемішайте / гомогенізуйте розчин м'якою ультразвуком до досягнення повної суспензії.
  • Ультразвуковий лізис: помістіть зразок на крижану баню. Для розриву клітин зоскомістируйте суспензію при 60-90 секундових сплесках (використовуючи імпульсний режим ультразвуку).
  • Виділення: центрифугувати лізат (наприклад, 10 хв при 10 000 х, при температурі 4 ° С). Очистити супернатант від клітинного гранулята ретельно. Супернатант є загальним лізатом клітин. Після фільтрації супернатанту ви отримуєте розслаблену рідину розчинного клітинного білка.

 

На відео показана ультразвукова система підготовки зразків UIP400MTP, яка дозволяє забезпечити надійну підготовку зразків будь-яких стандартних багатопрофільної пластини з використанням ультразвуку високої інтенсивності. Типові застосування UIP400MTP включають клітинний лізик, ДНК, РНК та зсув хроматину, а також екстракцію білка.

Ультраакукатор UIP400MTP для багато свердловинної ультразвукової обробки плит

Мініатюра відео

 
Найбільш поширеними застосуваннями ультразвукових пристроїв в біології та біотехнології є:

  • Підготовка клітинних екстрактів
  • Порушення дріжджів, бактерій, рослинних клітин, м'якої або твердої клітинної тканини, нуклеїнового матеріалу
  • Білок екстракції
  • Підготовка та ізоляція ферментів
  • Виробництво антигенів
  • Вилучення ДНК та / або цілеспрямована фрагментація
  • Ліпосома підготовка
Порушення клітин, лізис і екстракція за допомогою ультразвуку є ефективним методом підготовки зразків в лабораторіях.

Порушення клітин за допомогою ультразвукового апарату зондового типу є ефективним методом підготовки зразків.

Таблиця нижче дає вам огляд наших ультразвукових апаратів для порушення та вилучення клітин. Натисніть на тип пристрою, щоб отримати більше інформації про кожен ультразвуковий гомогенізатор. Наш добре навчений і багаторічний досвід технічного персоналу буде радий допомогти вам вибрати найбільш підходящий ультразвуковий апарат для ваших зразків!
 

пакетний Обсяг швидкість потоку Рекомендовані пристрої
до 10 флаконів або трубочок застосовується VialTweeter
мультидвелл / мікротитерні пластини застосовується (УІП400МТП)
кілька трубок / судин застосовується CupHorn
Від 1 до 500мл Від 10 до 200мл / хв UP100H
від 10 до 1000мл від 20 до 200 мл / хв UP200Ht, UP200St
Від 10 до 2000мл Від 20 до 400мл / хв UP400St

Зв'яжіться з нами / Запитуйте додаткову інформацію

Поговоріть з нами про процес лізису та екстракції клітин. Ми порекомендуємо вам найбільш підходящий ультразвуковий апарат і параметри обробки при порушенні клітин.





Будь ласка, зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.


 

Для оцінки та оптимізації додатків клієнтів Hielscher Ultrasonics пропонує повністю обладнану ультразвукову лабораторію процесу. Будь ласка, зв'яжіться з нами для отримання додаткової інформації!
Це відео показує ультразвуковий гомогенізатор UP100H потужністю 100 Вт для вилучення ботанічних рослин.

Ультразвукова екстракція біологічно активних сполук

Мініатюра відео



Різноманітні застосування ультразвукових гілок у секторах біотехнології, біоінженерії, мікробіології, молекулярної біології, біохімії, імунології, бактеріології, вірусології, протеоміки, генетики, фізіології, клітинної біології, гематології та ботаніки.

Лізис: розрив клітинних структур

Клітини захищені напівпроникною плазматичною мембраною, яка складається з фосфоліпідного бішару (також білкового білково-ліпідного шару, утвореного гідрофобними ліпідом і молекулами гідрофільного фосфору з вбудованими білковими молекулами) і створює бар'єр між клітинними інтер'єрами (цитоплазмою) і позаклітинне середовище. Клітини рослини та прокаріотичні клітини оточені клітинною стінкою. Завдяки товстій клітинній стінці целюлози, що складається з декількох шарів, клітини рослин важче лізувати, ніж клітини тварин. Внутрішні клітини, такі як органели, ядра, мітохондрію, стабілізуються цитоскелетом.
Лізису клітин він спрямований на вилучення та розділення органел, білків, ДНК, мРНК та інших біомолекул.

Звичайні методи лізису клітин і їх недоліки

Існує декілька способів лізати клітини, які можна розділити на механічні та хімічні методи, які включають використання миючих засобів або розчинників, застосування високого тиску або використання бридової млини або французької преси. Найбільш проблематичним недоліком цих методів є складне управління та налагодження параметрів процесу і тим самим впливу.
У таблиці нижче наведені основні недоліки поширених методів лізису:

Таблиця перелічує звичайні методи порушення та лізису клітин і показує основні недоліки кожного методу.

Таблиця: звичайні методи лізису клітин мають великі недоліки

 

процедура лізису

Лізис є чутливим процесом. Під час лізису захист клітинної мембрани знищується, однак необхідно запобігти інактивації, денатурації та деградації екстрагованих білків нефізіологічним середовищем (відхилення від значення рН). Тому в цілому лізис здійснюється в буферному розчині. Більшість труднощів виникають внаслідок неконтрольованого порушення клітин, що призводить до нецільового вивільнення всього внутрішньоклітинного матеріалу та / або денатурації цільового продукту.

Література / Довідники

Ми будемо раді обговорити ваш процес.

Давайте зв'яжемося.