Désintégration cellulaire & échantillons biologiques De la désintégration cellulaire à la pulvérisation et au broyage des échantillons biologiques les plus divers
La préparation d'échantillons biologiques tels que les os, les plantes, les muscles ou les crachats pour l'analyse de l'ADN, de l'ARN, des protéines ou des métabolites peut s'avérer être un défi. RETSCH propose des broyeurs de laboratoire qui broient et homogénéisent les échantillons solides, mais qui sont également adaptés à la désintégration cellulaire. Les broyeurs RETSCH sont utilisés, entre autres, dans les domaines de la biotechnologie, du diagnostic, de la médecine légale, de l'agriculture et de la microbiologie.
Désintégration cellulaire de micro-organismes (en suspension)
La préparation d'échantillons biologiques tels que les os, les plantes, les muscles ou les crachats pour l'analyse de l'ADN, de l'ARN, des protéines ou des métabolites peut s'avérer être un défi. RETSCH propose des broyeurs de laboratoire qui broient et homogénéisent les échantillons solides, mais qui sont également adaptés à la désintégration cellulaire. Les broyeurs RETSCH sont utilisés, entre autres, dans les domaines de la biotechnologie, du diagnostic, de la médecine légale, de l'agriculture et de la microbiologie.
Vibro-broyeur MM 400 - Désintégration des cellules de levure*
*La vidéo montre le modèle précédent avec un principe de fonctionnement identique.
Reproductibilité accrue de la concentration en protéines totales après désintégration des cellules, 7 min en
MM 400, 12 min Vortex.
Barres d'erreur : % de déviation standard
Cellules de Phaeodactylum tricornutum avant (à gauche) et après la désintégration cellulaire (à droite) avec le vibro-broyeur MM 400 en combinaison avec l'adaptateur Falcontube.
Contrôle de la température pour le bead beating en suspension cellulaire
La température joue un rôle crucial, en particulier dans les applications impliquant des protéines sensibles à la température. Il existe une solution, le broyage cryogénique (voir paragraphe correspondant), et une autre, le refroidissement de la suspension cellulaire.
Pour le MM 400, il a été démontré que l'augmentation de la température dans les tubes de 2 ml est modérée, même à 30 Hz, un moyen simple consiste à faire des pauses de plus d'une minute, pendant lesquelles l'adaptateur avec les tubes est refroidi pendant une minute dans un bain de glace. De cette manière, la température reste inférieure à 12-15°C, en fonction de la taille des billes utilisées.
Pour contrôler l'évolution de la température lors du bead beating, il est possible d'utiliser le broyeur vibrant MM 500 control. Un adaptateur spécial accueille dix-huit flacons de 2 ml à usage unique par lot. Le broyeur est relié à un refroidisseur d'eau réfrigérée à 4°C, qui refroidit à son tour l'adaptateur qui reçoit les flacons. De cette manière, la température de la suspension est maintenue à environ 13°C, sans les fastidieuses phases d'interruption manuelles dans un bain de glace. Bien que le MM 500 control ne puisse pas être utilisé avec l'adaptateur Falcontube à usage unique, il peut être utilisé avec des récipients de broyage en acier inoxydable d'un volume de 50, 80 ou 125 ml (voir exemple à gauche : P. pastoris).
Si le broyeur fonctionne avec de l'azote liquide et le CryoPad est réglé sur une température de 0°C, la température de la suspension cellulaire dans des tubes jetables de 2 ml peut même être maintenue à 0°C sans que la suspension ne gèle, ce qui permet de continuer à réaliser un bead beating efficace.
Système de mesure GrindControl Le GrindControl affiche en temps réel ce qui se passe à l'intérieur du broyeur.
Le GrindControl offre une visibilité en temps réel sur les processus à l'intérieur du bol de broyage. La pression et la température sont surveillées en permanence, garantissant un contrôle sûr et précis, même avec des matériaux sensibles ou réactifs. Réagissez rapidement aux pics de pression inattendus et surveillez de près en permanence les échantillons sensibles à la température et même les réactions mécanochimiques.
Le GrindControl en un coup d'oeil
- Données en temps réel sur la pression et la température
- Détection précoce des états critiques
- Contrôle précis des processus
- Protection des matériaux sensibles
- Résultats reproductibles
Broyage d'échantillons biologiques mous et coriaces
Il est parfois difficile de broyer complètement certains échantillons biologiques, comme les crachats de patients atteints de mucoviscidose ou les échantillons de tissus comme le foie, les poumons ou les tumeurs. Les récipients jetables de 2 ml sont souvent trop petits pour contenir le volume total de l'échantillon, de sorte que l'échantillon doit être divisé et réuni après le processus d'homogénéisation, ce qui représente une charge de travail et un temps supplémentaires pour les laborantins.
Les bols de broyage plus grands en acier inoxydable, par exemple, peuvent contenir le volume total de l'échantillon, mais doivent être nettoyés après chaque utilisation. Un adaptateur pour le broyeur vibrant MM 400 permet de résoudre ce problème en permettant l'utilisation de 5 tubes jetables de 5 ml, qui offrent une plus grande capacité et ne doivent pas être nettoyés. Dix échantillons peuvent être broyés simultanément par lot. Pour l'homogénéisation d'échantillons de tissus, il est également possible d'utiliser des Falcontubes de 50 ml. Dans ce cas, 8 échantillons par lot peuvent être traités en quelques minutes seulement.
Échantillon de foie avant et après homogénéisation dans le MM 400
Broyage cryogénique d'échantillons biologiques
Pour les échantillons collants, comme les baies, le broyage cryogénique est souvent la seule méthode efficace pour obtenir un échantillon homogène. Le tableau présente quelques exemples de matériaux d'échantillons qui ont été traités avec succès par broyage cryogénique dans le vibrobroyeur MM 400 ou le CryoMill. Il est possible d'utiliser des récipients en acier de 2 ml pour le broyage cryogénique dans le MM 400. Des effets similaires peuvent être obtenus dans le MM 500 control avec des récipients de broyage jusqu'à 125 ml pour des quantités d'échantillons plus importantes. Dans ce cas, il faut utiliser le CryoPad pour travailler avec de l'azote liquide. Pour les volumes d'échantillons plus petits, des récipients en acier inoxydable de 2 ml avec les adaptateurs correspondants sont également proposés pour tous les broyeurs mentionnés.
| Echantillon | Accessoires | Charge d'alimentation | Durée de broyage | Vitesse | Finesse finale max. (d90)/ Résultats |
|---|---|---|---|---|---|
| E. coli Bactéries |
|
2 x 10 ml de boulettes de cellules congelées | 2 min | 30 Hz | désintégration complète des cellules |
| tissu musculaire |
|
10 g | 4 min | 25 Hz | 150 µm |
| aiguilles de pin |
|
2 aiguilles par récipient | 3 min | 30 Hz | Extraction d'ARN reproductible à partir de 20 échantillons en une seule étape |
| baies |
|
2 g | 40 secs | 20 Hz | <200 µm |
| ongles |
|
1 ongle par récipient | 2 min | 25 Hz | <200 µm |
| intestin de rat |
|
1.8 g | 2 min | 30 Hz | <150 µm |
Échantillons médico-légaux
Procédé d'obtention de cellules bactériennes intactes à partir de tissu humain
Broyeurs adaptés à la désintégration cellulaire et à l'homogénéisation des échantillons
En savoir plus grâce à nos livres blancs et à nos articles
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.
White Paper: Important Aspects of Sample Preparation of Biological Materials
Biological samples exist in all shapes and sizes: hard bones, tough and fibrous plants, tough and viscous sputum, soft muscles, tumor or liver tissue. Not to mention the millions of cells such as yeast, bacteria or algae, which have to be disrupted for applications such as DNA or RNA isolation or protein extraction. Retsch offers a range of mills and grinders for easy and reproducible pulverization of solid sample materials some of which are also suitable for cell disruption and homogenization of biological sample materials.
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Retsch dispose d’un réseau de filiales et de distributeurs formés pour s'assurer que les produits et services sont disponibles partout dans le monde. Les spécialistes des produits Retsch et le service clientèle se feront un plaisir de répondre à toutes les questions que vous pourriez avoir.
Désintégration cellulaire & échantillons biologiques - FAQ
Qu'entend-on par "Bead Beating", pour la désintégration des cellules ?
Le bead beating est un procédé mécanique souvent utilisé pour la désintégration cellulaire afin d'obtenir l'extraction de composants cellulaires de micro-organismes tels que les bactéries, les levures, les champignons ou les microalgues. Dans cette technique, de petites billes cisaillent les cellules dans une suspension, ce qui peut être réalisé à différentes échelles avec différents récipients et tubes. L'automatisation par les vibrobroyeurs RETSCH avec adaptateurs automatise le bead beating et garantit que le processus se déroule rapidement, efficacement et de manière reproductible.
La taille optimale des billes et d'autres paramètres dépendent du type de cellules et ne peuvent être déterminés que par l'expérimentation. Le vibrobroyeur MM 400 peut par exemple traiter jusqu'à 20 échantillons dans des tubes Eppendorf de 1,5 ou 2 ml sans contamination croisée. Un adaptateur optionnel permet de recevoir jusqu'à huit tubes Falcon de 50 ml, ce qui augmente encore la polyvalence du processus.
Quand utiliser le broyage cryogénique ?
La fragmentation cryogénique est indispensable lorsqu'il s'agit d'échantillons difficiles qui ne peuvent pas être homogénéisés dans les systèmes tampons traditionnels. C'est notamment le cas des plantes fibreuses, des veines résistantes, des ongles ou de certains tissus animaux ou tumoraux. Cette technique consiste à congeler les échantillons avec de l'azote liquide, soit avant, soit pendant le processus de broyage. Cela rend les échantillons cassants, ce qui facilite leur broyage en poudres homogènes.
Le processus de broyage cryogénique présente des avantages évidents, car les protéines ou les composés volatils qui pourraient se décomposer ou s'évaporer à des températures plus élevées sont conservés. En outre, il s'avère efficace pour broyer des organites intracellulaires dans certains organismes. Surtout, le broyage cryogénique est la seule méthode efficace pour obtenir des échantillons homogènes de matériaux collants comme les baies.
Pour obtenir des résultats optimaux, il est possible d'effectuer le broyage cryogénique avec des broyeurs de laboratoire spéciaux comme le CryoMill ou le vibrobroyeur MM 400, qui peut contenir des récipients en acier de 2 ml. Le broyeur vibrant MM 500 control, spécialement conçu pour travailler avec de l'azote liquide (LN2), peut accueillir des récipients de broyage plus grands, jusqu'à 125 ml.
Sélection de broyeurs appropriés pour le broyage d'échantillons médico-légaux tels que les os et les cheveux
Pour le broyage d'échantillons médico-légaux tels que les os ou les dents, les concasseurs à mâchoires ou les broyeurs à couteaux sont le meilleur choix pour la première étape du processus de broyage. RETSCH propose une gamme variée de broyeurs à couteaux pour le pré-broyage des matériaux d'échantillons les plus divers, dont des substances molles, moyennement dures, élastiques, coriaces et fibreuses. De nombreux accessoires permettent d'adapter parfaitement ces broyeurs aux différentes applications.
Le SM 300 polyvalent, par exemple, dispose de trois rotors différents et de tamis de fond de 0,25 mm à 20 mm ainsi que d'une vitesse variable de 100 à 3.000 min-1. Cette flexibilité permet d'adapter le broyeur aux exigences spécifiques des échantillons médico-légaux.
Pour les étapes de traitement suivantes, il convient d'utiliser des broyeurs à billes avec des billes de broyage présentant un diamètre supérieur à 5 mm, fabriquées dans des matériaux tels que l'acier, l'oxyde de zirconium ou le carbure de tungstène. Pour le broyage des cheveux, il est préférable d'utiliser des vibrobroyeurs comme le MM 400.