Szeroki zakres zastosowań homogenizatorów ultradźwiękowych

Technologia homogenizacji ultradźwiękowej jest wykorzystywana głównie do przygotowania i produkcji próbek laboratoryjnych, w tym do homogenizacji, emulgowania i zawieszania różnych substancji, a także przyspieszania reakcji chemicznych, rozrywania komórek i ekstrakcji zawartości komórek. Zastosowanie ultradźwiękowego sprzętu do homogenizacji może selektywnie zakłócać niektóre substancje, usprawniać żmudne procesy przygotowania cieczy i zwiększać wydajność wielu reakcji.

W porównaniu z urządzeniami do przetwarzania mechanicznego, takimi jak planetarne młyny kulowe, wirniki lub homogenizatory szczelinowe, homogenizatory ultradźwiękowe mogą pracować z wyższą wydajnością, zwłaszcza umożliwiając uzyskanie wyników eksperymentalnych, które wymagają dużej liczby powtarzanych cykli. Zastosowanie homogenizatorów ultradźwiękowych stało się krytyczne, w których nawet najmniejsze objętości próbek mogą być przetwarzane szybko, oszczędnie i powtarzalnie.

niszczyć komórki i drobnoustroje

W nowoczesnych laboratoriach homogenizatory ultradźwiękowe są używane do rozbijania ścian komórkowych w celu ekstrakcji zawartości komórkowej bez jej uszkadzania. Celem rozpadu lub lizy komórki jest zniszczenie części ściany komórkowej lub całej komórki w celu uwolnienia biocząsteczek. Tak zwane lizaty mogą obejmować, na przykład, plazmidy, testy receptorowe, białka, DNA, RNA i tym podobne. Etapy lizy to separacja, izolacja organelli oraz ekstrakcja i oczyszczanie białek. Wyekstrahowany materiał (lizat) musi zostać wyizolowany i potrzebny do dalszych badań lub zastosowań, takich jak badania proteomiczne. Homogenizator ultradźwiękowy jest powszechnym narzędziem do udanej lizy komórek.

Zniszczenie błon komórkowych jest w dużej mierze zależne od elastyczności komórek. Częściowe zniszczenie składników komórkowych, takich jak mitochondria lub cytoplazma, można osiągnąć poprzez zmianę wejściowej energii ultradźwiękowej i mocy ekstrakcji. W przypadku szczególnie odpornych bakterii (np. paciorkowców), grzybów, zarodników, drożdży lub próbek tkanek, możliwe jest bezpośrednie zniszczenie przy użyciu bardzo wysokich amplitud ultradźwięków za pomocą mikroczipów, ponieważ mikrochipy mogą osiągać bardzo wysokie energie przy najmniejszej objętości próbki.

Zastosowania w biochemii i medycynie

zakłócić hodowlę tkankową

Składniki subkomórkowe i wirusy są niszczone bez żadnych uszkodzeń.

Badanie ojcostwa

Urologia

Biochemiczna analiza błonowa składu plemników

badania genetyczne

Ekstrakcja DNA z materiału ludzkiego.

Preparat liposomowy

Leczenie szczepionką na ospę

Przygotuj równomiernie rozprowadzone rozwiązanie infekcji

Dyspersja ultradźwiękowa

Za pomocą energii ultradźwiękowej cząstki stałe, a nawet ciecze mogą zostać rozproszone w innym nośniku. Proszki w nanoskali, takie jak dwutlenek tytanu lub krzemionka koloidalna, są coraz częściej wykorzystywane do produkcji powłok testowych i lakierów lub do polerowania małych powierzchni karoserii ze względu na ich dużą powierzchnię właściwą i zwiększony potencjał reaktywności.

Ponadto substancje te mają negatywną tendencję do aglomeracji, czego wynikiem jest słaba sypkość i zwilżalność. Utworzone aglomeraty są rozbijane za pomocą homogenizatora ultradźwiękowego, a dyspersja jest trwale stabilizowana przed powtórną aglomeracją.

Emulgacja ultradźwiękowa

W przypadku stosowania fakoemulsyfikacji dwie niemieszające się ciecze, takie jak olej i woda, są przetwarzane w quasi-jednorodną emulsję. Drobno zdyspergowane emulsje o bardzo małych rozmiarach kropel i bardzo wysokiej stabilności można wytwarzać za pomocą ultradźwiękowych technik homogenizacji w porównaniu z konwencjonalnymi metodami przy użyciu np. wirników. Powstała emulsja nie tworzyła ani grudek, ani osadzonych kropelek. W przypadku konwencjonalnych metod, takich jak wirniki lub mieszadła, powolne mieszanie zwykle prowadzi do separacji cieczy. Zbyt szybkie mieszanie spowoduje wprowadzenie powietrza, kurzu i innych zanieczyszczeń do emulsji. Homogenizatory ultradźwiękowe są często używane w aptekach do produkcji maści wysokiej jakości na małą skalę.

Homogenizacja ultradźwiękowa

Homogenizowane emulsje ultradźwiękowe występują w wielu różnych postaciach w życiu codziennym, na przykład w kosmetykach lub balsamach. Techniczne zastosowania homogenizacji ultradźwiękowej obejmują produkcję farb i lakierów, homogenizację próbek ścieków i gleby (do celów analitycznych) oraz przygotowanie próbek do analizy wielkości cząstek.

W szczególności ścieki przemysłowe są stale sprawdzane pod kątem obecności metali ciężkich, tłuszczów lub olejów w laboratoriach środowiskowych, tak aby można było podjąć natychmiastowe działania, jeśli stężenia przekroczą limit. W celu uzyskania reprezentatywnych wyników analitycznych konieczne jest przekształcenie próbki ścieków do stanu jednorodnego. Należy to osiągnąć przez homogenizację ultradźwiękową z wysoką niezawodnością w krótkim czasie.

W rolnictwie do przygotowania próbek stosuje się homogenizatory ultradźwiękowe. Na przykład homogenizator ultradźwiękowy może intensywnie i dokładnie homogenizować komórki rozet w bardzo krótkim czasie. Końcowa osiągalna wielkość cząstek jest mniejsza niż 1 μm, co upraszcza dalszą filtrację w celu wypłukania jonów, ponieważ nie tworzą się aglomeraty.