سونیکاتور
به طور کلی سونیکاتور یا هموژنایزر اولتراسونیک دستگاه هایی هستند که از امواج اولتراسونیک برای همگن سازی نمونه ها، به ویژه سلول ها و ساختارهای زیر سلولی در حالت تعلیق استفاده می کنند. همچنین این دستگاه ها شامل لوازم جانبی و دستگاه های پشتیبانی مانند تجهیزات برق، پروب ها، محفظه های صوتی و غیره می باشند.
هموژنایزرهای اولتراسونیک که معمولاً به آنها “صوت ساز” نیز گفته می شود برای همگن سازی و لیز نمونه های آزمایشگاهی توصیه می شود که برای پردازش نیازی به سنگ زنی سنتی یا تکنیک های برش روتور-استاتور ندارند.
به طور کلی دو نوع مختلف از این دستگاه وجود دارد: کاوشگر و حمام.
دستگاه سونیکاتور برای چه مواردی استفاده می شود؟
سونیکاتور ها ابزارهایی با فرکانس بالا (20 کیلوهرتز) هستند که از انرژی مافوق صوت برای هم زدن ذرات در مایعات استفاده می کنند. این دستگاه ها برای تسهیل طیف گسترده ای از فرآیندها، مانند اختلاط، تمیز کردن، گاز زدایی، اختلال سلولی و آماده سازی نمونه استفاده می شوند.
هموژنایزر اولتراسونیک از حبابهای کاویتاسیون ناشی از امواج فشار(صوت) با فرکانس بالا برای هم زدن ذرات و مایعات استفاده می کند. این ویبر یا تکانش، نیروهای زیادی بر روی آلاینده های چسبیده به بسترهای فلزی، پلاستیکی، شیشه ای، لاستیکی و سرامیکی ایجاد می کند و این عمل همچنین به سوراخ های کور، ترک ها و فرورفتگی ها نیز نفوذ می کند.
به طور کلی می توان از فراصوت برای کاهش اندازه ذرات نیز استفاده کرد، و همچنین می توان از آن برای افزایش اندازه ذرات نیز استفاده کرد. به عنوان مثال، فراصوت را می توان برای شکستن ذرات بزرگ به ذرات کوچکتر یا برای تجمع ذرات کوچکتر به ذرات بزرگتر استفاده کرد.
فراصوت را می توان برای تولید نانوذراتی مانند نانوامولسیون ها، نانوبلورها، لیپوزوم ها و امولسیون های موم، و همچنین برای تصفیه فاضلاب، گاززدایی، استخراج پلی ساکاریدهای جلبک دریایی و روغن گیاهی، استخراج آنتوسیانین ها و آنتی اکسیدان ها، استفاده کرد. تولید سوخت های زیستی، گوگرد زدایی از نفت خام، اختلال سلولی، پردازش پلیمر و اپوکسی، نازک شدن چسب و بسیاری از فرآیندهای دیگر. سونیکاتور در صنایع دارویی، آرایشی، آب، غذا، جوهر، رنگ، پوشش، تصفیه چوب، فلزکاری، نانوکامپوزیت، آفت کش ها، سوخت، محصولات چوبی و بسیاری از صنایع دیگر نیز کاربرد دارد.
فراصوت را می توان برای سرعت بخشیدن به انحلال، با شکستن فعل و انفعالات بین مولکولی استفاده کرد. به ویژه هنگامی که امکان هم زدن نمونه وجود ندارد. همچنین این دستگاه ممکن است برای تامین انرژی برای ادامه واکنش های شیمیایی خاص نیز استفاده شود.
در کاربردهای بیولوژیکی نیز، فراصوت ممکن است برای مختل کردن یا غیرفعال کردن یک ماده بیولوژیکی کافی باشد. به عنوان مثال، فراصوت اغلب برای مختل کردن غشاهای سلولی و آزاد سازی محتویات سلولی استفاده می شود. این فرآیند سونوپوراسیون نامیده می شود. سونیکاتور همچنین برای قطعه قطعه کردن مولکول های DNA نیز استفاده می شود، که در آن DNA تحت دوره های کوتاه فراصوت به قطعات کوچکتر برش داده می شوند.
این ابزار معمولاً در فناوری نانو و برای پخش یکنواخت نانوذرات در مایعات استفاده می شود. علاوه بر این، از آن برای شکستن توده های ذرات کلوئیدی به اندازه میکرون استفاده می شود. فراصوت همچنین می تواند برای شروع فرآیندهای تبلور و حتی کنترل تبلورهای چند شکلی مورد استفاده قرار گیرد. همچنین از سونیکاتور برای مداخله در رسوبات ضد حلال (بلورسازی) و برای کمک به اختلاط و جداسازی کریستال های کوچک استفاده می شود.
وظیفه سونیکاتور چیست؟
سونیکشن یا فراصوت به عنوان فرآیندی تعریف می شود که در آن از امواج صوتی برای تکان دادن ذرات موجود در محلول ها استفاده می شود. این لرزش ها برای اختلاط محلول ها، افزایش سرعت انحلال یک جامد در مایع و برای حذف گازهای محلول از مایعات استفاده می شود.
در زمان عملیات کاربر باید مطمئن شود که لوله سونیکاتور حرکت نمی کند (مثلاً زمانی که یک یخ ذوب شود) و کاربر باید نوک میله را تا عمق ایده آل در نمونه قرار دهد.
علاوه بر این، میزان حلالیت آب تا (22%)، شاخص فعالیت امولسیون سازی تا (26%)، و شاخص پایداری امولسیون سازی تا (41%) همگی پس از عملیات فراصوت یا سونیکشن افزایش می یابند. افزایش مقدار pH آب نیز در طول عملیات اولتراسونیک با فرکانس 22 کیلوهرتز رخ می دهد و کاهش pH آب در طول این عملیات با فرکانس 1 مگاهرتز رخ خواهد داد. در زمان عملیات اولتراسونیک با فرکانس 8 کیلوهرتز، مقدار pH آب تغییر نمی کند.
اصول کارکرد دستگاه سونیکاتور چیست؟
همانطور که ذکر شد، فراصوت از امواج صوتی برای هم زدن یا تکانش ذرات در یک محلول معین استفاده می کند. علاوه بر این، هموژنایزر اولتراسونیک یک سیگنال الکتریکی را به ارتعاش فیزیکی تبدیل می کند که این عمل می تواند مواد را از هم جدا کند. بنابراین چنین اختلالاتی می توانند محلول ها را با یکدیگر مخلوط کرده و انحلال جامد را در مایع تسریع کنند.
یک سیستم Sonicator از 3 جزء اصلی تشکیل شده است: ژنراتور، مبدل و شاخ (پروب).
در حالی که بیشتر حمام های اولتراسونیک با فرکانس بین 37 تا 45 کیلوهرتز کار میکنند، ممکن است شما با برخی از حمام ها با فرکانس بسیار پایینتر یا بالاتر برخورد کنید. این حمام های اولتراسونیک برانسونیک در فرکانس 40 کیلوهرتز نیز کار می کنند.
در واقع شما باید یک نمونه را فراصوت کنید تا سلول ها یا بافت های آن بیشتر بشکند و DNA آن برش داده شود و مدت زمان عملیات سونیکیشن را می توانید با نوع نمونه خود تنظیم کنید: 1 دقیقه برای لیزهای سلولی و 2 تا 5 دقیقه برای لیزهای بافتی با توان حدود 180 وات
چرا از آب در دستگاه سونیکاتور استفاده می شود؟
به هنگام تمیز کردن دستگاه اولتراسونیک، آب همانند یک اسفنج عمل می کند، آلاینده ها و ذرات را به راحتی جذب می کند و به طور فعال تمیز می شود. خلوص آب می تواند باعث ایجاد حباب های حفره در پاک کننده های اولتراسونیک شود. در واقع آب یک پاک کننده مناسب است که می تواند طیف وسیعی از آلاینده ها را از قطعات مختلف پاک کند.
فاکتور مهمی که باید در هنگام تنظیم فرآیند اولتراسونیک در نظر بگیرید این است که از چه روشی استفاده خواهید کرد. در بسیاری از موارد، آب مقطر یا غیر معدنی بهینه ترین گزینه برای این کار خواهد بود. زیرا آب لوله کشی ممکن است حاوی کربنات کلسیم و سایر ناخالصی هایی باشد که می تواند اثربخشی فرآیند اولتراسونیک را کاهش داده یا حتی به حمام آسیب برساند.
چگونه نمونه ها را فراصوت کنیم؟
پروب سونیکاسیون را با سلول های معلق سرد شده در داخل لوله سونیکاتور قرار می دهیم تا مطمئن شویم که قسمت پایینی پروب کاملاً در آب فرو رفته است، اما اجازه ندهید که کف حمام لوله را لمس کند. باید بسیار مراقب بود زیرا سونیکاسیون بیش از حد می تواند منجر به ایجاد مقادیری کف زیاد و قابل مشاهده شود که نشان دهنده این است که پروتئین های موجود در محلول در حال دناتوره شدن هستند.
سونیکیشن نمونه های باکتریایی
لوله را روی یخ قرار داده و کاوشگر را در داخل نمونه فرو کنید. …
کلید Start را فشار دهید و برای هر نمونه 3 بار و هر دفعه 30 ثانیه پالس کنید تا نمونه شفاف شود. …
در حین انجام سونیکیشن، مطمئن شوید که نمونه داغ نشده است.
خطرات دستگاه سونیکاتور چیست؟
پرسنل آزمایشگاه باید در 2 مورد از خطرات عمده مرتبط با این دستگاه های صوتی نگران باشند. اولین خطر آسیب شنوایی ناشی از فرکانس بالا برای کاربر است. خطر دوم نیز تولید ذرات معلق در هوا از طریق فرآیند فراصوت است زیرا این دستگاه ها امواجی صوتی در محدوده 20000 هرتز تولید می کنند. در واقع این فرکانس های شنیداری ممکن است باعث آزار، وزوز گوش، سردرد، خستگی و حالت تهوع شوند و فشار صوتی بالا حتی ممکن است باعث آسیب در شنوایی شوند.
اثرات سونیکاتور
فراصوت اثرات متعدد هم شیمیایی و هم فیزیکی دارد. رشته علمی مربوط به درک تأثیر امواج صوتی بر سیستم های شیمیایی، سونوشیمی نامیده می شود و طبق مطالعات این رشته، اثرات شیمیایی امواج اولتراسونیک از تعامل مستقیم با گونه های مولکولی ناشی نمی شود. مطالعات نشان دادهاند که در عوض در سونوشیمی، امواج صوتی از طریق یک محیط مهاجرت می کنند و باعث ایجاد تغییرات فشار و حفرههایی می شوند که رشد کرده و فرو می ریزند و امواج صوتی را به انرژی مکانیکی تبدیل میکنند.
محدودیت های سونیکیشن چیست؟
محدودیت های روش اولتراسونیک که باید در نظر گرفته شود به این شرح است که:
- پروب فراصوت باید با نمونه در تماس باشد
- طراحی پروب حیاتی است.
- باز تولید نتایج سونیکیشن دشوار است.
آیا فراصوت DNA را می شکند؟
یکی از رایج ترین روشهای فیزیکی قطعه سازی DNA، فراصوت است. در واقع فراصوت از امواج فراصوت برای شکستن پیوندهای شیمیایی DNA استفاده می کند. مکانیسم فراصوت نیز شامل اعمال امواج صوتی برای تولید حباب های کاویتاسیون است.
اسیدهای نوکلئیک، به ویژه، در برابر نیروهای برشی فراصوت حساس هستند. اگر یک نمونه با فرکانس بسیار بالا پردازش شود، ستون فقرات DNA/RNA بریده شده و تجزیه و تحلیل دیگر امکان پذیر نیست.
جالب است بدانید که فراصوت می تواند گرمای قابل توجهی را به سرعت زیاد ایجاد کند. در واقع انفجار چند ثانیه ای یک پروب سونیکاتور می تواند باعث جوشیدن آب شود.
معایب سونیکیشن چیست؟
سونیکیشن می تواند در حجم های کوچک و به دلیل گرم شدن بیش از حد بالقوه و یا کف کردن نمونه چالش هایی ایجاد کند.
علاوه بر این، ناسازگاری در تکرارپذیری فراصوت ممکن است بین نمونه ها یا کاربران ایجاد شود.
همچنین محدودیت آن برای پردازش یک نمونه در یک زمان، کاربردش را در تنظیمات با توان بالا محدود می کند.
هموژنایزر اولتراسونیک شرکت فرژن پویش
- سونیکاتور دارای جعبه صدا
- جهت تولید نانو پارتیکل
- حل شدن سریع
- حذف گاز حل شده از مایع
- تخریب دیواره سلولی و استخراج
- در انواع پرتابل 80، 100، 500 و 1200 وات
آخرین دیدگاهها