מעבדים אולטראסוניים -אצבע סוניקטור

סוניקטור הינו אמבט המצוי בתוך מכשיר המייצר גלי קול בתחום האולטראסוני. שם נוסף של סוניקטור הינו הומוגניזר אולטראסוני. סוניקטור יוצר תנודות קול באורך גל ובעוצמה כזו שמתאפשר ערבוב יותר טוב של תמיסות, .צריך לגרום לכך שהמדיה שרוצים לערבב תהיה נוזלית ואז ניתן לשים את הכלי שבה המדיה .מצויה בתוך אמבט המים ולהפעיל

מה הם מעבדים אולטראסונים

מעבדים אולטראסונים (ידועים גם כהומוגנייזרים אולטראסוניים או סוניקטורים) הם כלי מעבדה עוצמתיים המשמשים לעיבוד מגוון רחב של חומרים באמצעות גלים אולטראסוניים בתדר גבוה. הם מציעים שיטה יעילה וללא מגע לערבוב, פיזור, אמולסיפיקציה (יצירת תחליבים), מיצוי ופירוק חלקיקים בנוזלים.

מעבד אולטראסוני\אצבע אולטראסונית\סוניקטור אצבע

משמש במעבדה להכנת דוגמאות נוזליות בשיטה של פרוק וריסוק והומוגניציה
על ידי אצבע אולטראסונית במקום על ידי בוחש מכני או הומוגנייזר.

ככל שהספק המעבד גדול יותר והקוטר שלו גדול יותר כך העוצמה שלו תיהיה חזקה
יותר והוא יפרק נפחים גדולים יותר.

בזמן הפעולה המעבד מייצר חום ולכן אסור להשתמש בו בפרוקים שחום עלול להזיק להם.

יש אפשרות לרכוש קופסת השתקה להורדת הרעש האולטראסוני.

יישומים של מעבדים אולטראסוניים:

משמש לפרוק תאים צמחיים ורקמות חיות ,לעירבול והומוגניזציה של תמיסות,עוזר במיצוי שמנים ועוד.
שימושי בתחום הביולוגי-פרוק שמנים,פרוק צבעים טבעיים,פרוק חומרים אורגניים,
בתחום הכימי-ערבול תמיסות,המסה של ג'לים,הקצפה הגברת תהליכים(ביודיזל) ועוד.
נפוץ במעבדות שפכים,מים,מזון וקוסמטיקה

ליזיס קולי: הפרעה ותמצית של תאים-התפוררות של תאי התא באמצעות האולטראסוני המשמש למיצוי תרכבות תוך-תאי או הפעלת המיקרובל.גלים קולי המייצרים cavitation משבשים את דפנות התא ומאפשרים את שחרור רכיבי המטריצה.

סוניקטורים של MRC מיועדים למגוון רחב של יישומים במעבדות מחקר, ביולוגיה, כימיה, רפואה וננוטכנולוגיה.

יישומים נפוצים:

-פירוק תאים (Cell Disruption)
-הומוגניזציה של רקמות
-פיזור ננו-חלקיקים
-אמולסיפיקציה
-מיצוי חלבונים
-פירוק DNA ו-RNA
-ליזיס של חיידקים
-הכנת ליפוזומים
-מיצוי אברונים תאיים
-דה-גזינג (Degassing)
יישומי מחקר מתקדמים בביולוגיה, כימיה, רפואה וננוטכנולוגיה

המערכות מתוכננות לספק תוצאות מדויקות, יציבות וחוזרות על עצמן, גם בעבודה עם דגימות רגישות או תהליכים הדורשים בקרה גבוהה.

שיטות סוניקציה ישירה ועקיפה

סוניקציה ישירה (Direct Sonication)

בסוניקציה ישירה מכניסים את הפרוב ישירות לתוך הדגימה. שיטה זו מאפשרת העברת אנרגיה יעילה מאוד אל הנוזל, ולכן היא מתאימה לתהליכים הדורשים עוצמה גבוהה, זמן עיבוד קצר ותוצאה אחידה.

יתרונות הסוניקציה הישירה:

העברת אנרגיה מקסימלית לדגימה
עיבוד מהיר ויעיל
מתאימה לנפחים קטנים וגדולים
יעילה במיוחד לפירוק תאים, הומוגניזציה, פיזור חלקיקים ואמולסיפיקציה

קוטר קצה הפרוב משפיע על נפח הדגימה שניתן לעבד ועל ריכוז האנרגיה בדגימה.

פרובים בקוטר קטן מתאימים לעבודה עם נפחים קטנים, ומספקים ריכוז אנרגיה גבוה באזור מצומצם.

פרובים בקוטר גדול מתאימים לעבודה עם נפחים גדולים יותר, אך עוצמת הסוניקציה ליחידת שטח נמוכה יותר.

כל הפרובים עשויים טיטניום, חומר עמיד המתאים לעבודה אולטרסונית אינטנסיבית לאורך זמן.

סוניקציה עקיפה (Indirect Sonication)

בסוניקציה עקיפה הפרוב אינו בא במגע ישיר עם הדגימה. האנרגיה האולטרסונית מועברת דרך מים אל מבחנות או כלי דגימה סגורים.

שיטה זו מתאימה במיוחד כאשר יש צורך לשמור על סטריליות הדגימה, למנוע זיהום צולב או לעבוד עם דגימות רגישות מאוד.

יתרונות הסוניקציה העקיפה:

אין מגע ישיר בין הפרוב לדגימה
אין זיהום צולב בין דגימות
אין היווצרות אירוסולים
מתאימה לדגימות סטריליות
מתאימה לעבודה עם פתוגנים
מתאימה לדגימות קטנות מאוד

אביזרי Cup Horn מאפשרים לבצע סוניקציה עקיפה בעוצמה גבוהה, תוך שמירה על הפרדה מלאה בין הפרוב לבין הדגימה.

כיצד פועל סוניקטור?

מערכת סוניקטור מורכבת משלושה חלקים עיקריים:

Generator - גנרטור אולטרסוני

הגנרטור ממיר את מתח הרשת לאנרגיה חשמלית בתדר גבוה. בנוסף, הוא מאפשר שליטה בפרמטרים המרכזיים של התהליך:

זמן עבודה
עוצמת עבודה
פעולה בפולסים
הגדרות תהליך בהתאם לסוג הדגימה והיישום

Converter - ממיר פיאזואלקטרי

הממיר הפיאזואלקטרי הופך את האנרגיה החשמלית לתנודות מכניות בתדר אולטרסוני. תנודות אלה מועברות אל הפרוב וממנו אל הדגימה.

Probe / Horn - פרוב טיטניום

הפרוב מעביר את התנודות האולטרסוניות ישירות אל הדגימה. במהלך העבודה קצה הפרוב מתרחב ומתכווץ במהירות גבוהה מאוד, ויוצר בתוך הנוזל בועות מיקרוסקופיות.

בועות אלה גדלות וקורסות בעוצמה רבה בתהליך הנקרא Cavitation.

קריסת הבועות משחררת אנרגיה מקומית גבוהה, והיא זו שמבצעת בפועל את פעולת הסוניקציה, כולל:

פירוק תאים
הומוגניזציה
אמולסיפיקציה
פיזור חלקיקים
פירוק מבנים ביולוגיים
מיצוי חומרים מתוך דגימות

יישומים עיקריים של סוניקטורים

Cell Lysis
DNA Shearing
RNA Shearing
Homogenization
Emulsification
Nanoparticle Dispersion
Protein Extraction
Tissue Processing
Degassing
Liposome Preparation

בחירת דגם סוניקטור

בחירת הדגם המתאים נקבעת בעיקר לפי נפח הדגימה, סוג היישום, רגישות החומר ורמת האנרגיה הדרושה לתהליך. ההספק של המכשיר חשוב, אך הוא אינו המדד היחיד לבחירה נכונה.

לדוגמה, ללקוח שעובד עם נפחים קטנים של 100-500 מיקרוליטר, בעיקר ביישומים כמו חלבונים, DNA או RNA, לרוב יתאימו דגמים כגון SONIC 150 או SONIC 250.

לעומת זאת, בעבודה עם נפחים של עשרות עד מאות מ"ל, או כאשר נדרש עיבוד אינטנסיבי יותר, מקובל לבחור בדגם חזק יותר כגון SONIC 650.

העברת מסה - דיפוזיה של ממסים לרקמה והעברת מסה מהתא לממס.
מיצוי חלבונים ואנזים - מיצוי תרכובות אורגניות הכלולות בגוף של צמחים וזרעים על ידי ממס, משופר משמעותית על ידי אולטרסאונד בעצימות גבוהה.
מיצוי שומנים וחלבונים - מיושם על שמן הדרים מפירות, שאיבת שמן, בוטן אדמה, אנס צמחי, שמן עשבים (אכינצאה), קנולה, סויה, תירס.
שחרור תרכובות פנולים ואנתוציאנין

איך פועלים מעבדים אולטאסונים?

מעבדים אולטאסונים פועלים על בסיס עיקרון הקוויטציה האקוסטית. כאשר גלי קול בתדר גבוה (בדרך כלל 20–40 קילוהרץ) מוחדרים לנוזל באמצעות בדיקה (probe או קצה טיטניום), הם יוצרים בועות מיקרוסקופיות. בועות אלו גדלות ומתמוטטות באלימות, ויוצרות הבדלי לחץ וטמפרטורה מקומיים חזקים. כוח פיזיקלי זה משבש חלקיקים, תאים ומבנים מולקולריים.

המערכת כוללת בדרך כלל: