Programlanabilir Ultrasonik Bozucu: Tekrarlanabilir Bir Sonication İş Akışı Oluşturmak

Laboratuvar, elde taşınan homojenizerden daha fazla kontrol gerektirdiğinde, programlanabilir ultrasonik bozucu çözüm olabilir. Hücreleri bozabilir, parçacıkları dağıtabilir, süspansiyonları homojenleştirebilir, nüklein asitleri kesebilir veya daha ileri analiz için numune hazırlayabilir.

Enstrüman kullanımı kolay. Zorluk, laboratuvarın geri kazanmak istediği materyale zarar vermeden ve numunenin aşırı ısınmamasını sağlayacak koşulları bulmaktır.

İşte burada programlanabilir kontrol işe yarıyor. Operatör, bir düğmeye basılı tutmadan ve sonucu sesle değerlendirmeden genliği ve/veya işlem süresini, darbe döngüsünü, sınır sıcaklığını veya toplam enerjiyi ayarlayabilir. Optimize edilmiş bir yöntem oluşturulduktan sonra, optimize edilmiş koşullar sonraki örnekler için tekrarlanabilir.

Ultrasonik Bozulma Nasıl Çalışır

Ultrasonik bozucu, elektrik gücünü mekanik titreşime dönüştüren bir cihazdır. Bu titreşim, dönüştürücü tarafından sıvı numuneye yerleştirilen bir proba iletiliyor.

Prob sıvıda yüksek hızda hareket ettiğinde, basınç değişiklikleri oluşur ve bu da mikroskobik sıvı baloncuklarının oluşmasına neden olur. Bu baloncuklar büyür ve küçülür ve kavitasyon olarak adlandırılır. Yerel bölgede oluşan kuvvetler hücre zarlarının bozulmasına, agregaların parçalanmasına ve daha iyi karışma veya dağılım sağlanmasına yol açabilir.

Pratik kullanım açısından, sonda küçük bir alana muazzam miktarda mekanik enerji veriyor. Bu yüzden sonikasyon hızlı olabilir, ancak hassas bir hedefe zarar verebilir veya deneyde köpük oluşmasına neden olabilir.

Programlanabilir Kontrol Neden Önemlidir

İki örnek aynı süre boyunca tedavi edilebilir, ancak aynı işlemi görmezler.

Sıvı içindeki ultrasonik enerjinin hareketi, örnek hacmi, viskozite, sıcaklık, prob çapı, daldırma derinliği ve kap şekli faktörlerinden etkilenir. Programlanabilir enstrüman, operatörün değişkenleri kontrol etmesini sağlar ve bu gerçekçi olarak standartlaştırılabilir.

Modern ultrasonik işlemciler ayarlanabilir genlik, zamanlanmış çalışma, darbe modu, enerji göstergesi, enerji ayar noktaları ve sıcaklık izleme özelliklerine sahip olabilir.

Bu fonksiyonlar sadece kullanışlı değil, aynı zamanda faydalıdır. Yöntemi daha kolay belgelemeyi sağlar ve bir örneğin tam olarak nasıl işlendiğini açıklar.

Aşağıdaki "bir dakika sonikasyon" yetersiz bir yöntemdir. Prob türünü, genlik ayarını, darbe döngüsünü, toplam işlem süresini, numune hacmini, sıcaklık kontrol yöntemini ve kap tipini belirtmelidir.

Maksimum watt değil, başlangıç genliği kullanın

Muhtemelen en büyük hata, daha fazla watt = her örnekte daha fazla güç olduğunu düşünmek.

Genlik, probun uç hareketinin bir ölçüsüdür ve daha doğrudan sonikasyon yoğunluğuyla ilişkilidir. Cihazın kullandığı güç, numunenin, probun, viskozitenin ve çalışma koşullarının oluşturduğu dirençle değişir. Bir yöntemin yeniden üretilmesi gerektiğinde, genlik, sıcaklık, viskozite ve örnek hacminin aynı kalması önemlidir, diyor Sonics.

Yöntemler geliştirirken, orta genlikle başlayın ve başlangıçta en yüksek genliği kullanmayın. Küçük bir test örneği alın, sonucu inceleyin ve gerekirse sürecin yoğunluğunu artırın.

Aşırı sonikasyon hücrelerin daha iyi bozulmasına yol açabilir, ancak aynı zamanda daha yüksek sıcaklık, köpürme, probun aşınması ve hassas proteinlere veya hücresel yapılara zarar verebilir.

Uygun genlik bu nedenle uygulamaya bağlıdır. Hücre lizisi ve/veya nanopartiküllerin dispersyonu, organellerin hazırlanması ve/veya DNA kesilmesi aynı şekilde beklenmemelidir.

Isıyı Darbe Modu ile kontrol edin

Sürekli sonikasyon ile numunenin sıcaklığı hızla artırılabilir. Bu, proteinler, enzimler, membran yapıları veya diğer sıcaklığa duyarlı malzemeler kullanılırken önemlidir.

Hücre bozulmasının mekanik yöntemleri, yerel ısınma üretebilir ve bu da protein denatürasyonu veya agregasyonuna yol açabilir. Bu nedenle, protein kalitesi korunacaksa numunenin kalitesinin korunması önemlidir ve bu amaçla numune soğuk tutulmalıdır.

Nabız modu, sonikasyon ile gevşeme arasında bir döngüdür. Bir off döngüsünde, numuneye bir sonraki patlamadan önce probun etrafında soğuması ve yerleşmesi için zaman verilir. Ekipman kılavuzlarında aralıklı çalışma da belirtilir; bu da ısı birikimini azaltmak ve bu nedenle işlemde tutarlılığı artırmak için belirtilir.

Darbe modu sıcaklık kontrolü ihtiyacını ortadan kaldırmaz. Tüpler küçük olsa da, özellikle yüksek genlikte hızlı ısınabilirler. Yine de buz banyosu, soğutma tutucu, sıcaklık probu veya programlanmış sıcaklık kesmesi kullanmak gerekebilir.

Probun Örnek Hacmi ile eşleştiğinden emin olun

Kullanılan sonda türünden önemli bir etki vardır.

Küçük bir mikrouç, küçük bir noktada yüksek yoğunlukta olabilen küçük bir elementte güç toplar. Ne kadar çok gücünüz olursa, o kadar fazla malzeme o kadar büyük prob olur. Üreticinin talimatlarından da anlaşıldığı üzere, prob çapı ile gerçek işlem hacmi büyük ölçüde ilişkilidir ancak değerlerin nihai aralığı sürece bağlıdır.

Küçük bir örnek için çok büyük bir prob sıçratabilir ve/veya aşırı ısınabilir. Büyük bir kapta küçük bir uç, düzensiz işlemeye ve gereksiz derecede uzun işleme süresine neden olabilir.

Prob, enerjiyi sıvıya verimli şekilde aktaracak kadar derin olmalı, ancak sıvı numuneye çok fazla hava çekecek kadar derin olmamalı. Titreşim sırasında kabın altına veya yanına temas etmemelidir.

Kabların şekli de önemlidir. Enerjiyi odaklamak için dar bir kap kullanılırsa, geniş bir bedekten farklı bir enerji odaklayabilir ve aynı çalışmada farklı bir tüp veya kap kullanmak, enstrüman ayarları aynı olsa bile sonucu değiştirebilir.

Yöntemi Örnek Etrafında Oluşturmak – CSTA 2014, Bölüm 2, Sınıf 12, Zincir B, Görev 3

Genellikle, birkaç kısa denemeden sonra sonikasyon için anlaşılabilir bir yöntem bulunur.

Gerçek örnek türü, örnek büyüklüğü, konsantrasyon, tampon ve rutin analizler için tasarlanan kap ile başlayın. Numuneyi soğuk tutmak zorunda; Uygun bir prob seçin. Orta genlikli ve kısa darbeler kullanın.

Her denemenin sonucunu, gerçek hedefi simüle eden bir yöntemle inceleyin. Bu, mikroskopi, protein verimi, enzim aktivitesi, viskozite ve/veya santrifüjleme sonrası açıklık olabilir. Bu yöntem, parçacık boyutu ölçümü ve/veya parçacık dağılımı için görsel kararlılık içerebilir.

Başarıyı bulanıklık seviyesine veya örneğin netliğine göre değerlendirmeyin. Hedef proteinin aktivite kaybı, numunenin ortaya çıkmasından önce gerçekleşmiş olabilir.

Kabul edilebilir koşullar belirlendikten sonra, koşulları dikkatlice belgeleyin ve testi bağımsız örneklerle tekrarlayın. Bir yöntemin güvenilirliğini test etmenin en iyi yolu kendini tekrar etmekten daha iyi değildir.

Laboratuvarda kullanılan yaygın malzemeler

Bu tür programlanabilir ultrasonik bozucular aşağıdaki alanlarda yaygın olarak benimsenmiştir:

• Bakteri ve memeli hücre duvarının bozulması. Bakteriyel ve memeli hücre duvarlarının parçalanması.
• Dokuların ön kesiminden sonra doku homojenizasyonu yapılmalıdır. Dokular ön kesimden sonra homojenleştirilmelidir.
• Bu süreç, protein ve nüklein asit örnekleri hazırlamak için gerekli prosedürleri kapsar. Protein ve nüklein asitlerin örnek hazırlanması.
• DNA veya kromatin kesme ile kromatin kesmesi. DNA veya kromatinin kesilmesi.
• Parçacıklar ve nanopartiküllerin bir dağılışı.
• Emülsifikasyon
• Deagglomerasyon
• Çıkarma ve karıştırma
• Askıya hazırlamada zorluk. Zor süspansiyon yapmakta zorluk.

Hücre lizisi için kullanılabilecek birkaç farklı fiziksel yöntem vardır; örneğin sonikasyon. En uygun yaklaşım, hücre türü, örnek büyüklüğü, sonraki uygulama ve çıkarılacak malzemenin hassasiyetine göre değişecektir.

Düşük yoğunluklu bir işlem veya başka bir bozulma tekniği hassas organeller veya kolayca yok edilen proteinler için daha uygunsa, o tekniği kullanın.

Kaçınmanız gereken yaygın işletme sorunları vardır

Köpürme genellikle probun sıvının yüzeyine çok yakın olması ve/veya numunenin çok yoğun işlenmesiyle oluşur. Probun hafif bir düşüşü, genlikte azalma veya nabız döngüsünün değişmesi yardımcı olabilir.

Kötü bozulmanın nedenleri genliğin çok düşük olması, yanlış probun kullanılması, çok fazla örnek kullanılması, örneğin doğru derinlikte batırılmaması veya toplam işlem süresinin çok kısa olmasıdır.

Bazen bazı değişkenler değiştirilerek sonuçların tutarsız kalması sağlanır. Yöntem, kullanılan tüp, numunenin başlangıç sıcaklığı, viskozite, probun numuneye nüfuz derinliği ve hacmine bağlı olarak değişebilir.

Mekanik bir ses duyulduğunda veya tuhaf olduğunda, göz ardı edilmemelidir. Bu, gevşek probun, hasarlı prob ucu veya yanlış montajın belirtisi olabilir. Cihaz durdurulup kontrol edilmeli ve daha fazla işlem yapılmadan önce kontrol edilmelidir.

Prob uçları da kavitasyon erozyonu nedeniyle aşınır. Yüzey zarar görürse, enerji transferi gerçekleşir ve metal parçacıkları numuneye dahil edilebilir. Probu sık sık kontrol edin ve üreticinin talimatlarına göre değiştirin.

Güvenli Çalışma

Dönüştürücüyü sabitlemek için uygun stand ve kelepçe kullanın, dengesiz bir montaj yapman.

Ancak, ultrason işlemcileri duyulabilir bir ses çıkarır ve üretici yönergeleri kullanılırken işitme koruması önerir. Bir ses kafesi, maruziyeti azaltır ve ayrıca sıçrama veya aerosol içerir.

Biyolojik materyali doğru şekilde ele alın ve içine alın, laboratuvar güvenlik prosedürlerine uyun. Prob derinliği kontrolü, aerosol oluşumu ve köpürmeyi en aza indirmek için yapılmalıdır. Numuneler arasında durulayın ve probu hem prob hem de numune için etkili uygun bir durulama prosedüründe dezinasyon yapın.

Son

Sonuç, genlik, darbe döngüsü, probun boyutu, örnek hacmi, sıcaklık, numunenin kaptaki derinliği ve kabın şekli tarafından etkilenir. En zor tempo başlamak için iyi bir yer değildir.

Güvenilir bir iş akışı, kısa ve iyi kontrol edilen denemelerle başlar, ardından sonucu değerlendirmek için uygun bir sonraki teste geçer ve ardından başka bir operatör tarafından tekrarlanabilmesi için yeterli bilgi toplanır.

SSS

S1. Programlanabilir Ultrasonik Bozucu ne için kullanılır?

Hücre lizisi, homojenleşme, parçacıkların dağılması, kesme DNA, emülsiyon, ekstraksiyon ve sıvı işleme için çeşitli uygulamalar için.

S2. Daha İyi Yüksek Genlik?

Hayır. Genlik artışı sonikasyonun yoğunluğunu artırır, ancak ısınma, köpükleme, prob aşınması ve numune hasarı artışına yol açabilir.

S3. Neden Pulse Modu kullanılıyor?

Darbe modu: Ultrasonik patlamalar arasındaki dinlenme dönemleri. Bu, ısı birikimini azaltmaya ve malzemeyi probun etrafına geri döndürmeye yardımcı olur.

S4. Probun optimum boyutu nedir?

Örnek kapının hacmi, boyutu ve gereken işlem yoğunluğu prob tarafından eşleştirilmelidir. Küçük uçlar küçük hacimler için, büyük problar ise büyük hacimler için iyidir.

S5. Sonication sonuçlarını nasıl tekrarlanabilir hale getirebilirim?

Prob, genlik, darbe döngüsü, hacim, sıcaklık, daldırma derinliği, örnek bileşimi.