Hoe kan echografie worden gebruikt voor celonderbreking en DNA/RNA-extractie?

Hoe kan echografie worden gebruikt voor celonderbreking en DNA/RNA-extractie?

Ultraschall is een efficiënte en veelgebruikte technologie voor celonderbreking en nucleïnezuur (DNA/RNA) -extractie.Het kernprincipe is het gebruik van cavitatie-effect en mechanische trillingen om de celstructuur te vernietigen en interne stoffen vrij te gevenHieronder volgt een uitleg van het specifieke mechanisme, het aanvraagproces en de belangrijkste voorzorgsmaatregelen:

I. Beginsel en procedure van de echografie voor celonderbreking
De kern van celonderbreking is het vernietigen van het celmembraan (dierlijke cellen) of celwand + celmembraan (planten, bacteriën, schimmels, enz.) om intracellulaire stoffen (zoals nucleïnezuren,eiwittenDe ultrasoon bereikt dit proces door middel van de volgende mechanismen:
1Kernbeginsel: cavitatie-effect
Als de ultrasone sonde (versterker van de ultrasone disruptor) in een vloeistofmonster met cellen wordt geplaatst, wordt de zonnewaarde van de zonnewaarde van de zonnewaarde van de zonnewaarde van de zonnewaarde van de zonnewaarde van de zonnewaarde van de zonnewaarde van de zonnewaarde.een hoogfrequente trilling (meestal 15-50 kHz) wordt gegenereerd, waardoor cavitatie in het vloeibare medium ontstaat:

Hoogfrequente trillingen veroorzaken de vorming van een groot aantal kleine belletjes (cavitatiebelletjes) in de vloeistof.en uiteindelijk heftig barsten (in elkaar storten).
Wanneer bubbels barsten, wordt er enorme momentane energie vrijgegeven (lokale hoge temperatuur, hoge druk en sterke schokgolven),en de gegenereerde slagkracht zal rechtstreeks de membraanstructuur van de cel scheuren (celmembraan, celwand) om celfragmentatie te bereiken.
2Hulpwerking: mechanische trillingen en scheerkracht
De hoogfrequente mechanische trillingen van de echografie zullen ook direct scheerkracht en wrijvingskracht op de cellen genereren, waardoor de celstructuur verder wordt vernietigd.vooral voor cellen met dikke celwanden (zoals schimmels en plantencellen).
3Fragmentatieproces (bijvoorbeeld experimentele werking)
De te behandelen celsuspensie (zoals bacteriële kweekvloeistof, weefselhomogeenat, enz.) in een centrifugebuis of bekker plaatsen, de ultrasone sonde (hoorn) inbrengen,en de sonde moet ondergedompeld worden in de vloeistof, maar niet in contact met de containerwand.

Zet het ultrasone instrument aan en stel parameters in (vermogen, tijd, enz.): hoge frequentie trillingen veroorzaken cavitatiebelletjes in de vloeistof,en de slagkracht die door het barsten van de bel ontstaat, vernietigt rechtstreeks de celstructuur en geeft intracellulaire stoffen vrij (inclusief nucleïnezuren), eiwitten, metabolieten, enz.).
2Specifieke toepassing van echografie bij DNA/RNA-extractie
De belangrijkste stappen van DNA/RNA-extractie zijn: celonderbreking om nucleïnezuren vrij te geven → verwijdering van onzuiverheden (eiwitten, lipiden, polysacchariden, enz.) → zuivering van nucleïnezuren.De rol van de echografie is vooral geconcentreerd in de eerste stap - efficiënte celonderbreking en nucleïnezuurvrijgaveDe specifieke toepassingsscenario's en voordelen zijn als volgt:
1. Geschikte steekproeftypen
Ultraschall is geschikt voor nucleïnezuurextractie van verschillende monsters, waaronder:

Dierweefsel (zoals lever, spier): eerst in kleine stukjes moeten worden gesneden, de echografie kan snel cellen verstoren en nucleïnezuren vrijmaken;
Bacteriën/schimmels: celwanden zijn relatief hard, traditionele methoden (zoals lysozymbehandeling) zijn inefficiënt en echografie kan celwanden vernietigen door een sterk cavitatie-effect;
gekweekte cellen (aanhangende of gesuspendeerde cellen): directe suspensie en vervolgens echografie, geen complexe voorbehandeling is vereist;
Plantweefsel: bevat cellulose en pectine, echografie kan helpen bij het breken van celwanden en het vrijgeven van celinhoud.
2- Belangrijkste parameters in werking (die van invloed zijn op de kwaliteit van nucleïnezuur)
Ultrasone behandeling vereist strikte controle van de parameters om afbraak van nucleïnezuren of overmatige fragmentatie te voorkomen (die gevolgen heeft voor latere experimenten, zoals PCR, sequencing, enz.):

Vermogen: meestal 50-300 W (aangepast naar het monstertype, zoals bacteriën een hoger vermogen vereisen).en te laag vermogen zal resulteren in onvoldoende fragmentatie.
Werktijd/interval: Use "pulse" treatment (such as working 30 seconds + intermission 30 seconds) to avoid continuous ultrasonic heat generation leading to nucleic acid denaturation (DNA/RNA is easily degraded at high temperature).
Totale behandeltijd: afhankelijk van het monster (bijvoorbeeld 1-3 minuten voor dierlijke cellen en 3-5 minuten voor bacteriën).
Temperatuurcontrole: IJsbad gedurende het hele proces (monsters worden op ijs geplaatst), omdat het ultrasone proces warmte genereert (cavitatie-effect vergezeld van lokale hoge temperatuur),lage temperatuur kan de nuclease-activiteit remmen en de nucleïnezuurstabiliteit beschermen.

3Voordelen en voorzorgsmaatregelen
Voordelen
Hoge efficiëntie: sneller dan traditionele methoden (zoals malen, herhaald bevriezen en ontdooien, enzymatische hydrolyse) (meestal binnen enkele minuten afgerond) en grondiger verstoring;
Universaliteit: toepasbaar op verschillende monstersoorten (dieren, planten, micro-organismen, enz.);
Eenvoudig te bedienen: er zijn geen complexe reagentia nodig, alleen ultrasone instrumenten en basiscentrifugatieapparatuur.
Voorzorgsmaatregelen
Vermijd bubbels: als er een groot aantal bubbels in het monster zijn, zal de efficiëntie van het cavitatie-effect verminderen en kan de sonde oververhit raken.Zorg ervoor dat de sonde volledig ondergedompeld is in de vloeistof (het vloeistofniveau is ongeveer 1-2 cm);
Nuclease-inhibitie: na de verstoring moet tijdig lysisoplossing (inclusief EDTA, wasmiddel, enz.) worden toegevoegd om intracellulaire nucleasen (zoals RNase die gemakkelijk RNA afbreekt) te remmen;
Monstervolume: Het enkele verwerkingsvolume mag niet te groot zijn (meestal ≤ 5 ml), anders zal de ultrasone energieverdeling ongelijkmatig zijn en zal het verstoringseffect sterk variëren.

Samenvatting
Ultrasound verstoort cellen efficiënt door middel van cavitatie-effect en mechanische trillingen, waardoor een belangrijke "vrijstellingsstap" voor DNA / RNA-extractie wordt geleverd.tijd en temperatuur om cellen volledig te ontwrichten terwijl de bescherming van de integriteit van nucleïnezuren wordt maximaalDeze technologie wordt op grote schaal gebruikt in de pre-processing fase van moleculaire biologie experimenten (zoals genkloning, qPCR, transcriptome analyse, enz.).) en is een belangrijk hulpmiddel voor nucleïnezuur-extractie.