Laaja valikoima käyttökohteita ultraäänihomogenoijille

Ultraäänihomogenointitekniikkaa käytetään pääasiassa laboratorionäytteiden valmistukseen ja tuotantoon, mukaan lukien erilaisten aineiden homogenointi, emulgointi ja suspensio sekä kemiallisten reaktioiden nopeuttaminen, solujen hajottaminen ja solusisällön uuttaminen. Ultraäänihomogenointilaitteiden käyttö voi selektiivisesti häiritä tiettyjä aineita, virtaviivaistaa tylsiä nesteen valmistusprosesseja ja lisätä monien reaktioiden saantoa.

Verrattuna mekaanisiin prosessointilaitteisiin, kuten planetaariset kuulamyllyt, roottorit tai rakohomogenisaattorit, ultraäänihomogenisaattorit voivat toimia tehokkaammin, mikä mahdollistaa erityisesti kokeellisten tulosten, jotka vaativat suuren määrän toistuvia syklejä. Ultraäänihomogenisaattorien käytöstä on tullut kriittistä, jolloin pienimmätkin näytemäärät voidaan käsitellä nopeasti, kustannustehokkaasti ja toistettavasti.

tuhoaa soluja ja mikrobeja

Nykyaikaisissa laboratorioissa ultraäänihomogenisaattoreita käytetään soluseinien rikkomiseen solusisällön poistamiseksi niitä vahingoittamatta. Solun hajoamisen tai hajoamisen tarkoituksena on tuhota osa soluseinästä tai koko solu biomolekyylien vapauttamiseksi. Niin kutsutut lysaatit voivat sisältää esimerkiksi plasmideja, reseptorimäärityksiä, proteiineja, DNA:ta, RNA:ta ja vastaavia. Hajotusvaiheet ovat erotus, organellien eristäminen ja proteiinien uuttaminen ja puhdistus. Uutettu materiaali (lysaatti) on eristettävä ja sitä tarvitaan jatkotutkimukseen tai -sovelluksiin, kuten proteomisiin tutkimuksiin. Ultraäänihomogenisaattori on yleinen työkalu onnistuneeseen solulyysiin.

Solukalvojen tuhoutuminen riippuu suurelta osin solujen elastisuudesta. Solukomponenttien, kuten mitokondrioiden tai sytoplasman, osittainen tuhoutuminen voidaan saavuttaa vaihtelemalla syötettyä ultraäänienergiaa ja uuttotehoa. Erityisen vastustuskykyisten bakteerien (esim. streptokokkien), sienten, itiöiden, hiiva- tai kudosnäytteiden suora tuhoaminen erittäin korkeilla ultraääniamplitudeilla on mahdollista mikrosirujen avulla, koska mikrosirut voivat saavuttaa erittäin korkeita energioita pienimmällä sisään tulevalla näytetilavuudella.

Sovellukset biokemiassa ja lääketieteessä

häiritä kudosviljelyä

Subsellulaariset komponentit ja virukset tuhoutuvat ilman vaurioita.

Isyystestaus

Urologia

Siittiöiden koostumuksen biokemiallinen kalvoanalyysi

geneettinen tutkimus

DNA:n erottaminen ihmismateriaalista.

Liposomien valmistus

Isorokkorokotteen hoito

Valmista tasaisesti jakautunut infektioliuos

Ultraäänidispersio

Ultraäänienergian avulla kiinteitä hiukkasia tai jopa nesteitä voidaan dispergoida toiseen kantajaan. Nanomittakaavan jauheita, kuten titaanidioksidia tai höyrystettyä piidioksidia, käytetään yhä enemmän testipinnoitteiden ja -lakkojen valmistuksessa tai pienten kehon pintojen kiillotukseen niiden suuren ominaispinta-alan ja lisääntyneen reaktiivisuuspotentiaalin vuoksi.

Lisäksi näillä aineilla on negatiivinen taipumus agglomeroitua, minkä seurauksena on huono virtaus ja kostuvuus. Muodostuneet agglomeraatit hajotetaan ultraäänihomogenisaattorin avulla ja dispersio stabiloidaan pysyvästi uudelleenagglomeroitumista vastaan.

Ultraääni emulgointi

Kun käytetään fakoemulsifikaatiota, kaksi sekoittumatonta nestettä, kuten öljy ja vesi, prosessoidaan kvasihomogeeniseksi emulsioksi. Ultraäänihomogenointitekniikoilla voidaan valmistaa hienojakoisia emulsioita, joilla on erittäin pieni pisarakoko ja erittäin korkea stabiilisuus verrattuna perinteisiin menetelmiin, joissa käytetään esim. roottoreita. Tuloksena oleva emulsio ei muodostanut kokkareita eikä laskeutuneita pisaroita. Perinteisillä menetelmillä, kuten roottoreilla tai sekoittimilla, hidas sekoitus johtaa yleensä nesteen erottumiseen. Liian nopea sekoitus johtaa ilman, pölyn ja muiden roskien sisällyttämiseen emulsioon. Ultraäänihomogenisaattoreita käytetään usein apteekeissa korkealaatuiseen, pienimuotoiseen voiteiden valmistukseen.

Ultraäänihomogenointi

Ultraäänihomogenisoituja emulsioita kohdataan monissa eri muodoissa jokapäiväisessä elämässä, esimerkiksi kosmetiikassa tai emulsioissa. Ultraäänihomogenoinnin tekniset sovellukset vaihtelevat maalien ja lakkojen tuotannosta jätevesi- ja maanäytteiden homogenointiin (analyysitarkoituksiin) näytteen valmisteluun hiukkaskokoanalyysiä varten.

Erityisesti teollisuusjätevesiä tarkastetaan jatkuvasti ympäristölaboratorioissa raskasmetallien, rasvojen tai öljyjen varalta, jotta voidaan ryhtyä välittömiin toimenpiteisiin, jos pitoisuudet ylittävät rajan. Edustavien analyysitulosten saamiseksi jätevesinäyte on muutettava homogeeniseen tilaan. Nämä on saavutettava ultraäänihomogenoinnilla erittäin luotettavasti lyhyessä ajassa.

Maataloudessa näytteen valmistukseen käytetään ultraäänihomogenisaattoreita. Esimerkiksi ultraäänihomogenisaattori voi homogenoida ruusukkeiden solut intensiivisesti ja hienoksi hyvin lyhyessä ajassa. Lopullinen saavutettavissa oleva hiukkaskoko on alle 1 μm, mikä yksinkertaistaa myöhempää suodatusta ionien pesemiseksi pois, koska agglomeraatteja ei muodostu.