Perturbarea celulară și probele biologice DE LA DISTRUGEREA CELULARĂ LA OMOGENIZAREA ȘI PULVERIZAREA UNEI MARI VARIETĂȚI DE MATERIALE BIOLOGICE
Pregătirea probelor biologice, cum ar fi oase, plante, mușchi sau spută, pentru analiza ADN-ului, ARN-ului, proteinelor sau metaboliților poate fi o provocare. RETSCH oferă mori și râșnițe de laborator care pulverizează și omogenizează materiale solide, dar sunt potrivite și pentru distrugerea celulelor. Morile RETSCH sunt utilizate în domenii precum biotehnologia, diagnosticarea, criminalistica, agricultura și microbiologia.
Distrugerea celulelor microorganismelor (în suspensie)
Pregătirea probelor biologice, cum ar fi oase, plante, mușchi sau spută, pentru analiza ADN-ului, ARN-ului, proteinelor sau metaboliților poate fi o provocare. RETSCH oferă mori și râșnițe de laborator care pulverizează și omogenizează materiale solide, dar sunt potrivite și pentru distrugerea celulelor. Morile RETSCH sunt utilizate în domenii precum biotehnologia, diagnosticarea, criminalistica, agricultura și microbiologia.
Moara Mixer MM 400 - Lizarea celulei de drojdie*
*Videoclipul prezintă modelul anterior cu un principiu de funcționare identic.
Increased reproducibility of total protein concentration after cell disruption, 7 min in
MM 400, 12 min Vortex.
Error bars: % standard deviation
MM 400 procesează până la 20 de probe în tuburi Eppendorf de 1,5 sau 2 ml fără contaminare încrucișată, ceea ce economisește timp pentru operator. În plus, este disponibil un adaptor pentru a găzdui până la opt tuburi Falcon de 50 ml. Dimensiunea optimă a sferelor pentru disrupția celulară variază în funcție de tipul de celulă; pentru bacterii și drojdii, se recomandă sfere de sticlă cuprinse între 0,75 și 1,5 mm, în timp ce sferele mai mici, cuprinse între 0,1 și 0,5 mm, sunt mai potrivite pentru ciuperci și microalge.
Pentru extracția ADN-ului sau ARN-ului, tuburile de unică folosință mai mici de până la 2 ml sunt ideale, în timp ce flacoanele mai mari, precum tuburile Falcon de 50 ml, sunt potrivite pentru procesarea proteinelor sau metaboliților. Parametrii optimi de batere a sferelor variază în funcție de tipul de celulă. Pot fi necesare unele experimente pentru a găsi cele mai bune rezultate. De obicei, sunt necesare între 30 de secunde (majoritatea microalgelor) și 7 minute (drojdiile în general) de bătaie cu perle pentru a distruge complet celulele.
Acceptând până la cincizeci de flacoane de unică folosință de 2 ml, Moară mixer MM 500 vario crește eficient debitul probelor pentru distrugerea celulelor.
Cells of Phaeodactylum tricornutum before (left) and after cell disruption (right) with the MM 400 in combination with the Falcon tube adapter.
Controlul temperaturii pentru bătaia perlelor în suspensia celulară
Temperatura joacă un rol crucial în special pentru aplicațiile în care sunt implicate proteine sensibile la temperatură, de exemplu, distrugerea celulelor. O soluție este măcinarea criogenică (vezi secțiunea corespunzătoare), cealaltă este răcirea suspensiei celulare. Pentru MM 400 s-a demonstrat că creșterea căldurii în tuburi de 2 ml este moderată chiar și la 30 Hz; o modalitate simplă este de a întrerupe timpii de distrugere >1 minut prin răcirea adaptorului cu flacoanele într-o baie de gheață timp de un minut. În acest fel, temperatura va rămâne sub 12-15°C, în funcție de dimensiunea bilelor utilizate.
O modalitate de a controla evoluția temperaturii în procesul de măcinare cu perle este utilizarea controlul Moară mixer MM 500 control. Un adaptor special poate găzdui optsprezece flacoane de unică folosință de 2 ml per lot. Mașina este conectată la un răcitor cu apă răcită la 4°C, care la rândul său răcește adaptorul care conține flacoanele. În acest fel, temperatura suspensiei este menținută la aproximativ 13°C, dar fără fazele incomode de întrerupere manuală într-o baie de gheață. Deși MM 500 control nu acceptă adaptorul de unică folosință pentru tubul Falcon, acesta poate fi utilizat cu recipiente de măcinare din oțel inoxidabil în volume de 50, 80 sau 125 ml (vezi exemplul din stânga: P. pastoris).
Dacă moara este utilizată cu azot lichid și CryoPad și setată la o temperatură de 0°C, temperatura suspensiei celulare în tuburi de unică folosință de 2 ml poate fi chiar menținută la 0°C fără a îngheța suspensia, astfel încât baterea eficientă a bilelor este în continuare posibilă.
Sistemul de măsurare 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
Omogenizarea probelor biologice moi și dure
Unele materiale biologice, cum ar fi sputa de la pacienți cu fibroză chistică sau specimenele de țesut precum ficat, plămâni sau tumori, sunt uneori mai dificil de omogenizat complet. Tuburile de unică folosință de 2 ml sunt adesea prea mici pentru a încăpea întregul volum de probă, așa că proba trebuie divizată și recombinată după procesul de omogenizare, ceea ce adaugă muncă și timp suplimentar rutinei de laborator.
Bocalele de măcinare mai mari, fabricate din oțel inoxidabil, de exemplu, pot conține întregul volum de probă, dar trebuie curățate după fiecare utilizare. Un adaptor pentru Moară mixer MM 400 rezolvă această problemă permițând utilizarea a 5 tuburi de unică folosință x 5 ml, care au o capacitate mai mare și nu necesită curățare. Per lot, 10 probe pot fi omogenizate simultan. Tuburile Falcon de 50 ml pot fi, de asemenea, utilizate pentru omogenizarea materialului tisular. Aici, pot fi procesate 8 probe per lot în doar câteva minute.
Proba de ficat înainte și după omogenizarea în MM 400
Măcinarea criogenică a probelor biologice
Pentru materiale lipicioase, cum ar fi fructele de pădure, măcinarea criogenică este adesea singura metodă fezabilă pentru a obține o probă uniformă. Tabelul enumeră câteva exemple care au fost procesate cu succes prin măcinare criogenică în Moară mixer MM 400 sau în CryoMill. Tuburi de oțel de 2 ml pot fi utilizate pentru măcinarea criogenică în MM 400. Efecte similare pot fi obținute în MM 500 control cu recipiente de măcinare de până la 125 ml pentru volume mai mari. Aici, CryoPad trebuie utilizat pentru a lucra cu azot lichid. În toate morile menționate, sunt disponibile și tuburi din oțel inoxidabil de 2 ml și adaptoarele corespunzătoare pentru volume mai mici.
| Sample | Accesorii | Feed quantity | Timp de măcinare | Speed | Fineţe finală (d90)/ Rezultate |
|---|---|---|---|---|---|
| E. coli bacteria |
|
2 x 10 ml pelete celulare congelate | 2 min | 30 Hz | disrupție celulară completă |
| muscle tissue |
|
10 g | 4 min | 25 Hz | 150 µm |
| pine needles |
|
2 needles per vial | 3 min | 30 Hz | Extracție reproductibilă a ARN-ului a 20 de probe într-o singură etapă |
| berries |
|
2 g | 40 secs | 20 Hz | <200 µm |
| finger nails |
|
1 unghie per fiolă | 2 min | 25 Hz | <200 µm |
| rat gut |
|
1.8 g | 2 min | 30 Hz | <150 µm |
înainte și după măcinarea criogenică
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.
Probe criminalistice
Probele criminalistice precum părul, oasele și dinții sunt în mare parte fragile și, prin urmare, de obicei nu necesită răcire înainte de pulverizare. Pentru a obține finețea analitică dorită, materialul poate fi supus unei zdrobiri preliminare într-un Concasor cu falci sau moară de tăiere pentru a reduce dimensiunile particulelor la sub 10 mm pentru procesarea ulterioară într-o moară cu bile. Morile de tăiere sunt utilizate pentru pre-zdrobirea oaselor care pot fi proaspete și, prin urmare, nu complet uscate și pot conține chiar reziduuri de carne.
RETSCH oferă o gamă de mori de tăiere pentru reducerea primară a dimensiunii materialelor de probă moi, medii-dure, elastice, dure și fibroase. Gama largă de accesorii permite adaptarea optimă la diverse aplicații. SM 300 poate fi echipat cu trei rotoare și site inferioare diferite, de la 0,25 mm la 20 mm. Spre deosebire de oasele proaspete și grase, oasele uscate pot fi reduse la o dimensiune mai mică de 0,25 mm în unul sau doi pași. SM 300 are o viteză variabilă de la 100 la 3.000 rpm. Pulverizarea oaselor, dinților sau părului se realizează în mare parte în mori cu bile, folosind bile de măcinare > 5 mm din oțel, oxid de zirconiu sau carbură de tungsten.
Procedura de spălare pentru obținerea de celule bacteriene intacte din țesutul uman
Una dintre potențialele complicații ale intervențiilor chirurgicale de înlocuire a articulațiilor, cum ar fi cele ale coatelor sau genunchilor, este infectarea țesutului înconjurător cu diverse bacterii. Aceste infecții, numite infecții ale articulațiilor protetice (IPP), pot apărea oricând, de la câteva zile până la câțiva ani după operație. Sunt dificil de tratat deoarece diferite tipuri de bacterii le pot cauza și nu sunt întotdeauna detectate prin metode convenționale. Prin urmare, este necesar să se izoleze bacteriile din probele de țesut într-un mod care să le păstreze viabilitatea și să permită identificarea și cultivarea lor.
Aici intervine Moară mixer MM 400 printr-o procedură simplă: Probele sunt amestecate cu 20 ml de apă demineralizată sterilă și 5 ml de bile de sticlă de 1 mm într-un borcan de oțel sterilizat. Se pot utiliza sticle cu gură largă de 30 ml de unică folosință. Până la 8 sticle sunt agitate timp de 3,5 minute la 30 Hz pentru a îndepărta bacteriile din probe fără a le distruge. Bacteriile pot fi apoi ușor cultivate pe o placă de agar pentru analize ulterioare. Această metodă are o rată ridicată de detecție (A.-L. Roux și colab. 2010) și poate fi aplicată oricărui țesut solid infectat, chiar dacă acesta conține material implantat.
Mori adecvate pentru dizolvarea celulelor și omogenizarea probelor
Obțineți mai multe informații cu ajutorul rapoartelor și articolelor noastre.
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.
Contact us for a free consultation
Filialele noastre, împreună cu o reţea vastă de companii şi agenţii înrudite din peste 80 de ţări, pun la dispoziţie, la nivel mondial, consultanţă de specialitate privind produsele şi aplicaţiile noastre, precum şi servicii de reparaţii comprehensive.
Cell Disruption & Biological Samples - FAQ
Ce este bătaia cu mărgele pentru disrupția celulară?
Metoda mecanică utilizată pe scară largă pentru disrupția celulară este crucială pentru extragerea componentelor celulare din microorganisme precum bacterii, drojdii, ciuperci sau microalge. Acest proces implică utilizarea de sfere pentru a forța celulele într-o suspensie și poate fi efectuat la scări diferite folosind diferite flacoane și tuburi. Automatizarea oferită de morile de amestecare RETSCH cu adaptoare simplifică procesul de amestecare a sferelor, asigurându-l că este rapid, eficient și reproductibil.
Dimensiunea optimă a sferelor și parametrii depind de tipul de celulă, necesitând experimentare pentru a obține cele mai bune rezultate. MM 400, de exemplu, poate procesa până la 20 de probe în tuburi Eppendorf de 1,5 sau 2 ml fără contaminare încrucișată. Un adaptor disponibil permite acomodarea a până la opt tuburi Falcon de 50 ml, sporind versatilitatea procesului.
Când se folosește măcinarea criogenică?
Măcinarea ciogenică devine esențială atunci când se lucrează cu probe dificile, care nu pot fi omogenizate folosind sisteme convenționale. Acest lucru se aplică în special pentru plantele fibroase, unghii sau anumite țesuturi animale. Tehnica de ciogenare implică utilizarea azotului lichid pentru a răci probele fie înainte, fie în timpul procesului de măcinare. Criogenarea probelor face ca acestea să devină fragile, facilitând astfel măcinarea lor până la obținerea unor probe omogene. Procesul de măcinare criogenică oferă avantaje distincte, păstrând integritatea proteinelor sau a compușilor volatili care s-ar putea degrada sau evapora la temperaturi ridicate. De asemenea, această metodă se dovedește eficientă în descompunerea organitelor celulare din anumite organisme.Este de remarcat faptul că măcinarea criogenică este singura metodă fezabilă pentru obținerea unor probe uniforme din materiale lipicioase, cum ar fi fructele de pădure. Pentru rezultate optime, măcinarea criogenică poate fi efectuată folosind echipamente specializate precum CryoMill sau Moara Mixer MM400, care permit utilizarea tuburilor de oțel de 2 ml. Moara Mixer MM 500 control, proiectată special pentru lucru cu azot lichid (LN2), acceptă recipiente de măcinare mai mari de pănî la 125 ml.
Alegerea morilor ideale pentru pulverizarea probelor criminalistice precum oase și păr
Când vine vorba de pulverizarea probelor criminalistice, cum ar fi oasele sau dinții, concasoarele cu fălci sau morile de tăiere sunt alegerea optimă pentru prima etapă în procesul de reducere a dimensiunii. RETSCH oferă o gamă diversă de mori de tăiere concepute pentru reducerea primară a dimensiunii unei varietăți de materiale pentru probe, inclusiv substanțe moi, medii-dure, elastice, dure și fibroase. Gama extinsă de accesorii asigură că aceste mori pot fi adaptate perfect pentru a se potrivi diverselor aplicații.
De exemplu, modelul versatil SM 300 se mândrește cu trei rotoare și site inferioare diferite, de la 0,25 mm la 20 mm, împreună cu o viteză variabilă de la 100 la 3.000 rpm. Această flexibilitate îl face un instrument excelent pentru adaptarea la nevoile specifice de procesare a probelor criminalistice.
Pentru etapele ulterioare de procesare, luați în considerare utilizarea morilor cu bile echipate cu bile de măcinare mai mari de 5 mm, fabricate din materiale precum oțel, oxid de zirconiu sau carbură de tungsten. Pentru pulverizarea părului, morile cu mixer, cum ar fi MM 400, sunt cea mai bună alegere.