Клетъчно разрушаване и биологични проби ОТ РАЗРУШАВАНЕ НА КЛЕТКИТЕ ДО ХОМОГОНИЗИРАНЕ И ПУЛВЕРИЗАЦИЯ НА ГОЛЯМО РАЗНООБРАЗИЕ ОТ БИОЛОГИЧНИ МАТЕРИАЛИ
Подготовката на биологични проби като кости, растения, мускули или храчки за анализ на ДНК, РНК, протеини или метаболити може да бъде предизвикателство. RETSCH предлага лабораторни мелници и смилачки, които пулверизират и хомогенизират твърди материали, но са подходящи и за разрушаване на клетки. Мелниците RETSCH се използват в области като биотехнологии, диагностика, криминалистика, селско стопанство и микробиология.
Разрушаване на клетките на микроорганизми (в суспензия)
Подготовката на биологични проби като кости, растения, мускули или храчки за анализ на ДНК, РНК, протеини или метаболити може да бъде предизвикателство. RETSCH предлага лабораторни мелници и смилачки, които пулверизират и хомогенизират твърди материали, но са подходящи и за разрушаване на клетки. Мелниците RETSCH се използват в области като биотехнологии, диагностика, криминалистика, селско стопанство и микробиология.
Осцилираща топкова мелница MM 400 - Разрушаване на дрождевите клетки*
*Видеото показва предишния модел с идентичен функционален принцип.
Повишена възпроизводимост на общата протеинова концентрация след разрушаване на клетките, 7 минути в MM 400, 12 минути Vortex. Грешки: % стандартно отклонение
MM 400 обработва до 20 проби в епруветки Eppendorf от 1,5 или 2 ml без кръстосано замърсяване, което спестява време на оператора. Освен това се предлага адаптер за до осем епруветки Falcon от 50 ml. Оптималният размер на перлите за разрушаване на клетките варира в зависимост от типа клетка; за бактерии и дрожди се препоръчват стъклени перли с размер от 0,75 до 1,5 mm, докато по-малки перли в диапазона от 0,1 до 0,5 mm са по-подходящи за гъбички и микроводорасли.
За екстракция на ДНК или РНК, по-малки епруветки за еднократна употреба до 2 ml са идеални, докато по-големи флакони, като епруветките Falcon от 50 ml, са подходящи за обработка на протеини или метаболити. Оптималните параметри на разбиване на перлите варират в зависимост от типа клетка. Може да са необходими известни експерименти, за да се намерят най-добрите резултати. Обикновено са необходими от 30 секунди (повечето микроводорасли) до 7 минути (дрожди като цяло) разбиване на перли, за да се разрушат напълно клетките.
Като приема до петдесет флакона за еднократна употреба от 2 мл, Осцилираща топкова мелница MM 500 vario ефективно увеличава пропускателната способност на пробите за разрушаване на клетките.
Клетки на Phaeodactylum tricornutum преди (вляво) и след разрушаване на клетките (вдясно) с MM 400 в комбинация с адаптера за тръба Falcon.
Контрол на температурата за разбиване на мъниста в клетъчна суспензия
Температурата играе решаваща роля, особено за приложения, където са включени температурно-чувствителни протеини, например разрушаване на клетки. Едно решение е криогенно смилане (вижте съответния раздел), другото е охлаждане на клетъчната суспензия. За MM 400 беше показано, че повишаването на топлината в 2 ml епруветки е умерено дори при 30 Hz; един прост начин е да се прекъснат времената за разрушаване >1 минута с охлаждане на адаптера с флаконите в ледена баня за една минута. По този начин температурата ще се задържи под 12-15°C, в зависимост от използвания размер на перлите.
Един от начините за контролиране на развитието на температурата при разбиване на мъниста е използването на управлението Осцилираща топкова мелница MM 500 control. Специален адаптер побира осемнадесет флакона за еднократна употреба от 2 ml на партида. Машината е свързана с охладител с 4°C охладена вода, който от своя страна охлажда адаптера, съдържащ флаконите. По този начин температурата на суспензията се поддържа около 13°C, но без неудобните фази на ръчно прекъсване в ледена баня. Въпреки че MM 500 control не приема адаптера за еднократна употреба Falcon, то може да се използва с буркани за смилане от неръждаема стомана с обем 50, 80 или 125 ml (вижте примера вляво: P. pastoris).
Ако мелницата се използва с течен азот и CryoPad и е настроена на температура 0°C, температурата на клетъчната суспензия в 2 ml епруветки за еднократна употреба може дори да се поддържа на 0°C без замразяване на суспензията, така че ефективното разбиване на перлите е все още възможно.
Измервателна система GrindControl GrindControl shows what’s happening inside the grinding jar – in real time
GrindControl provides real-time visibility into processes inside the grinding jar. Pressure and temperature are continuously monitored—ensuring safe, precise control, even with sensitive or reactive materials. Respond promptly to unexpected pressure spikes, and keep a close eye on temperature-sensitive samples and even mechanochemical reactions at all times.
GrindControl at a glance
- Real-time data on pressure & temperature
- Early detection of critical conditions
- Precise process control
- Protection of sensitive materials
- Reproducible results
Хомогенизиране на меки и твърди биологични проби
Някои биологични материали, като например храчки от пациенти с кистозна фиброза или тъканни проби като черен дроб, бял дроб или тумори, понякога са по-трудни за пълно хомогенизиране. Еднократните епруветки от 2 ml често са твърде малки, за да поберат целия обем на пробата, така че пробата трябва да се раздели и рекомбинира след процеса на хомогенизиране, което добавя допълнителна работа и време към лабораторната рутина.
По-големите смилащи буркани, изработени от неръждаема стомана, например, могат да поберат целия обем на пробата, но трябва да се почистват след всяка употреба. Адаптер за Осцилираща топкова мелница MM 400 решава този проблем, като позволява използването на епруветки за еднократна употреба от 5 x 5 ml, които имат по-голям капацитет и не изискват почистване. На партида могат да се хомогенизират едновременно 10 проби. Епруветки Falcon от 50 ml също могат да се използват за хомогенизиране на тъканен материал. Тук 8 проби на партида могат да се обработят само за няколко минути.
Проба от черен дроб преди и след хомогенизиране в MM 400
Криогенно смилане на биологични проби
Някои биологични проби, като влакнести растения, твърди вени, нокти или някои животински или туморни тъкани, са трудни за хомогенизиране в буферна система. Те са или твърде меки, или твърде твърди, или твърде влакнести, за да бъдат ефективно пулверизирани в суспензия. По-добра алтернатива за тези материали е криогенното смилане, което включва замразяването им с течен азот преди или по време на процеса на смилане. Тази техника прави пробите крехки и лесни за раздробяване на хомогенни прахове. Криогенното смилане има и предимството да запазва целостта на например протеини или летливи съединения, които биха могли да се разградят или изпарят при по-високи температури. Освен това, криогенното смилане може да разруши вътреклетъчните органели на някои организми, като например дрожди.
За лепкави материали, като горски плодове, криогенното смилане често е единственият възможен метод за получаване на еднородна проба. Таблицата изброява някои примери, които са били успешно обработени чрез криогенно смилане в Осцилираща топкова мелница MM 400 или CryoMill. Стоманени епруветки от 2 ml могат да се използват за криогенно смилане в MM 400. Подобни ефекти могат да се получат в MM 500 control с шлифовъчни буркани до 125 ml за по-големи обеми. Тук CryoPad трябва да се използва за работа с течен азот. Във всички споменати мелници се предлагат и епруветки от неръждаема стомана от 2 ml и съответните адаптери за по-малки обеми.
| Sample | Accessories | Количество на пробата | Време за смилане | Speed | Крайна големина (d90)/ Резултати |
|---|---|---|---|---|---|
| E. coli bacteria |
|
2 x 10 ml замразени клетъчни пелети | 2 min | 30 Hz | пълно разрушаване на клетките |
| muscle tissue |
|
10 g | 4 min | 25 Hz | 150 µm |
| pine needles |
|
2 needles per vial | 3 min | 30 Hz | Възпроизводима РНК екстракция от 20 проби в една стъпка |
| berries |
|
2 g | 40 secs | 20 Hz | <200 µm |
| finger nails |
|
1 нокът на флакон | 2 min | 25 Hz | <200 µm |
| rat gut |
|
1.8 g | 2 min | 30 Hz | <150 µm |
Reliable RNA Detection in Mosquito Surveillance – Efficient, Reproducible, Temperature-Controlled
Surveillance laboratories face a dual challenge: thousands of mosquito pools must be screened for viral RNA every season – rapidly, reliably, and without loss of sample quality. Mechanical homogenization generates frictional heat that irreversibly damages RNA and leads to false-negative PCR results. With the MM 500 control, up to 36 mosquito pools can be homogenized simultaneously at a constant temperature below 15 °C – without a single manual interruption. An aluminium adapter transfers the chiller cooling directly to 18 Eppendorf tubes per grinding station; single-use reaction vessels reliably prevent cross-contamination. Up to 12 stored SOPs standardize the process across the entire season, regardless of the operator.
Recommendations for Practice
Freeze samples immediately after collection, as RNA degradation begins within minutes at room temperature; stainless steel balls (2–3 mm) at 25-28 Hz and 45-60 seconds grinding time have proven effective and can be saved directly as an SOP on the instrument. Laboratories operating under GLP requirements benefit from the optional GrindControl system for seamless real-time documentation of temperature and pressure.
Съдебни проби
Съдебномедицинските проби като коса, кости и зъби са предимно крехки и следователно обикновено не се нуждаят от охлаждане преди пулверизация. За да се постигне желаната аналитична финост, материалът може да се наложи да бъде предварително раздробен в Челюстна трошачка или режеща мелницаl, за да се намали размерът на частиците им до под 10 mm за по-нататъшна обработка в топкова мелница. Режещите мелници се използват за предварително раздробяване на кости, които може да са пресни и следователно да не са напълно сухи и дори да съдържат остатъци от месо.
RETSCH предлага гама от режещи мелници за първично намаляване на размера на меки, средно твърди, еластични, жилави и влакнести материали за проби. Широката гама от аксесоари позволява оптимално адаптиране към различни приложения. SM 300 може да бъде оборудван с три различни ротора и дънни сита от 0,25 мм до 20 мм. За разлика от пресните и мастните кости, сухите кости могат да бъдат смлени до размер по-малък от 0,25 мм в една или две стъпки. SM 300 разполага с променлива скорост от 100 до 3000 об/мин. Смилането на кости, зъби или коса се извършва най-вече в топкови мелници, използващи смилащи топки > 5 мм, изработени от стомана, циркониев оксид или волфрамов карбид.
Процедура на измиване за получаване на непокътнати бактериални клетки от човешка тъкан
Едно от потенциалните усложнения при операция за смяна на стави, например на лакти или колене, е инфекцията на околната тъкан от различни бактерии. Тези инфекции, наречени протезни ставни инфекции (ПСИ), могат да възникнат по всяко време от няколко дни до няколко години след операцията. Те са трудни за лечение, защото различни видове бактерии могат да ги причинят и не винаги се откриват чрез конвенционални методи. Следователно е необходимо бактериите да се изолират от тъканните проби по начин, който запазва тяхната жизнеспособност и позволява тяхната идентификация и култивиране.
Тук Осцилираща топкова мелница MM 400 може да помогне с една проста процедура: Пробите се смесват с 20 ml стерилна деминерализирана вода и 5 ml 1 mm стъклени перли в стерилизиран стоманен буркан. Могат да се използват 30 ml бутилки с широко гърло за еднократна употреба. До 8 бутилки се разклащат в продължение на 3,5 минути при 30 Hz, за да се отстранят бактериите от пробите, без да се унищожат. След това бактериите могат лесно да се култивират върху агарова плака за по-нататъшен анализ. Този метод има висок процент на откриване (A.-L. Roux et. al 2010) и може да се прилага към всяка твърда инфектирана тъкан, дори ако тя съдържа имплантиран материал.
Подходящи мелници за разрушаване на клетките и хомогенизиране на проби
Получете повече информация с нашите информационни документи и статии
Cell disruption of parasites with Bead Beating
Giardia and Cryptosporidia are parasites which occur in water and can cause diarrhoea in humans. They are persistent forms found in water and are resistant to environmental influences and disinfectants. Detection and quantitative determination of the parasites are typically performed in accordance with ISO 15553 „Water Quality – Isolation and Enumeration of Cryptosporidium oocysts and Giardia cysts from water“. A German microbiological laboratory has now tested a mechanical approach by using RETSCH’s Mixer Mill MM 400 for bead beating.
Cryogenic Disruption of Yeast Cells
At the Ernst Ruska-Centre-3 (ER-C-3) for Microscopy and Spectroscopy with Electrons, one of the institutes of the renowned Forschungszentrum Jülich, researchers harness the power of cryo-electron microscopy and cryo-electron tomography to answer important questions regarding the structure and function of biological membranes and membrane-associated protein complexes. To this end, various cellular systems, including yeast, are used as models to study the membrane systems of interest.
Cryogenic disruption of yeast cells according to the Rout Protocol
The Michael Rout Lab at the Rockefeller University in New York, NY, initially contacted RETSCH Inc. in 2006 to discuss the possibility of using the Planetary Ball Mill to cryogenically grind yeast cell pellets. The aim of their experiment was to explore the construct of Nuclear Pore Complexes located on the cell walls of yeast cells. The decision to use a Planetary Ball Mill for this application was mainly based on the fact that it produces very small particle sizes which were considered an important prerequisite for more in-depth analysis of the yeast cells.
Prosthetic joint infections: New method allows for diagnostics of up to 8 samples with high documentation rate
One of the major risks of a joint replacement is prosthetic joint infection (PIJ), a bacterial infection at the interface of implant, tissue, and bone. In 2010, A.-L. Roux et al. published an article titled „Diagnosis of prosthetic joint infection by beadmill processing of a periprosthetic specimen.“ It describes a new diagnosis method of involved microbes, with an impressive documentation rate of more than 83% and, at the same time, a very low contamination rate of 8.7%. The method involves washing the microbes off the tissue samples in a RETSCH Mixer Mill within 210 seconds.
Temperature-controlled preparation of biochemical samples
The temperature plays an important role in biochemical analyses. To ensure that the properties of biological samples are not altered during sample preparation, it is necessary to continuously cool or sometimes even freeze the sample material. This application article describes how the Mixer Mill MM 500 control with its possibilities of temperature-controlled sample processing is used for preparing biochemical samples. As an application example, we present the cell disruption process of a global pharmaceutical and diagnostics company.
What Hair Reveals
The detection of illegal drugs and pharmaceuticals plays a role in various fields, for example in forensic science, road traffic accidents, in competitive sports or at the workplace. Hair has the great advantage of storing the substances for a long period, which means that detection is still possible several months after consumption of the drug. In addition to the detection of drugs, hair samples are also used for DNA analysis as well as for the analysis of heavy metals and minerals.
Cryogenic disruption of yeast cells according to the Rout Protocol
The Michael Rout Lab at the Rockefeller University in New York, NY, initially contacted RETSCH Inc. in 2006 to discuss the possibility of using the Planetary Ball Mill to cryogenically grind yeast cell pellets. The aim of their experiment was to explore the construct of Nuclear Pore Complexes located on the cell walls of yeast cells. The decision to use a Planetary Ball Mill for this application was mainly based on the fact that it produces very small particle sizes which were considered an important prerequisite for more in-depth analysis of the yeast cells.
Homogenization of tough biological secretions or tissue pieces
Sometimes the preparation and homogenization of biological samples can be as tough as the material itself. The widely used 2 ml single-use Eppendorf tubes are often not large enough to accommodate the whole sample volume; hence, the sample needs to be divided and reunited after the homogenization process which means an additional time-consuming working step in the lab routine. While it is true that usually larger sized grinding jars, e. g. of stainless steel, are available which accommodate the complete sample volume, these have the drawback of requiring cleaning after use.
Contact us for a free consultation
Продуктите и услугите на RETSCH се предлагат чрез глобална мрежа от дъщерни компании и напълно обучени дистрибутори. Нашият персонал ще се радва да ви помогне при всяко запитване.
Cell Disruption & Biological Samples - FAQ
Какво представлява разбиването на мъниста за разрушаване на клетките?
Разбиването на перли, механичен метод, широко използван за разрушаване на клетките, е от решаващо значение за извличане на клетъчни компоненти от микроорганизми като бактерии, дрожди, гъбички или микроводорасли. Този процес включва използването на перли за разделяне на клетки в суспензия и може да се проведе в различни мащаби, използвайки различни флакони и епруветки. Автоматизацията, осигурена от RETSCH Mixer Mills с адаптери, рационализира процеса на разбиване на перли, като гарантира, че той е бърз, ефикасен и възпроизводим.
Оптималният размер и параметри на перлите зависят от типа на клетките, което налага експериментиране за постигане на най-добри резултати. MM 400, например, може да обработва до 20 проби в епруветки Eppendorf от 1,5 или 2 ml без кръстосано замърсяване. Наличен адаптер позволява поставянето на до осем епруветки Falcon от 50 ml, което допринася за гъвкавостта на процеса.
Кога да се използва криогенно смилане?
Криогенното смилане става от съществено значение при работа с трудни проби, които са устойчиви на хомогенизиране в конвенционални буферни системи. Това е особено вярно за влакнести растения, твърди вени, нокти или специфични животински или туморни тъкани. Техниката включва прилагане на течен азот за замразяване на пробите преди или по време на процеса на смилане. Това криогенно замразяване прави пробите крехки, което улеснява тяхното раздробяване на хомогенни прахове.
Процесът на криогенно смилане предлага различни предимства, запазвайки целостта на протеините или летливите съединения, които биха могли да се разградят или изпарят при по-високи температури. Освен това, той се оказва ефективен при разграждането на вътреклетъчните органели в определени организми. Важно е да се отбележи, че криогенното смилане е единственият възможен метод за постигане на еднородни проби от лепкави материали, като например горски плодове.
За оптимални резултати криогенното смилане може да се извърши с помощта на специализирано оборудване като CryoMill или Осцилираща топкова мелница MM 400 , която побира 2 ml стоманени епруветки. Осцилираща топкова мелница MM 500 control, който е специално проектиран за работа с течен азот (LN2), приема по-големи буркани за смилане до 125 ml.
Избор на идеални мелници за пулверизиране на криминалистични проби като кости и коса
Когато става въпрос за пулверизиране на криминалистични проби като кости или зъби, челюстните трошачки или режещите мелници са оптималният избор за първата стъпка в процеса на намаляване на размера. RETSCH предлага разнообразна гама от режещи мелници, предназначени за първично намаляване на размера на различни материали за проби, включително меки, средно твърди, еластични, жилави и влакнести вещества. Широката гама от аксесоари гарантира, че тези мелници могат да бъдат безпроблемно пригодени към различни приложения.
Универсалната SM 300, например, може да се похвали с три различни ротора и дънни сита, вариращи от 0,25 мм до 20 мм, заедно с променлива скорост от 100 до 3000 об/мин. Тази гъвкавост я прави отличен инструмент за адаптиране към специфични нужди за обработка на криминалистични проби.
За последващите стъпки на обработка, помислете за използването на топкови мелници, оборудвани с топки за смилане, по-големи от 5 мм, изработени от материали като стомана, циркониев оксид или волфрамов карбид. За пулверизиране на коса, миксерните мелници като MM 400 са най-добрият избор.