Ampia gamma di usi per omogeneizzatori ad ultrasuoni

La tecnologia di omogeneizzazione ad ultrasuoni viene utilizzata principalmente per la preparazione e la produzione di campioni di laboratorio, compresa l'omogeneizzazione, l'emulsificazione e la sospensione di varie sostanze, nonché l'accelerazione delle reazioni chimiche, la distruzione cellulare e l'estrazione del contenuto cellulare. L'uso di apparecchiature di omogeneizzazione ad ultrasuoni può interrompere selettivamente alcune sostanze, snellire i noiosi processi di preparazione dei liquidi e aumentare la resa di molte reazioni.

Rispetto alle apparecchiature di elaborazione meccanica come mulini a sfere planetarie, rotori o omogeneizzatori di spazi vuoti, gli omogeneizzatori a ultrasuoni possono funzionare con una maggiore efficienza, consentendo in particolare risultati sperimentali che richiedono un numero elevato di cicli ripetuti. L'uso di omogeneizzatori a ultrasuoni è diventato fondamentale, in quanto anche i più piccoli volumi di campione possono essere elaborati in modo rapido, conveniente e riproducibile.

distruggere cellule e microbi

Nei laboratori moderni, gli omogeneizzatori ad ultrasuoni vengono utilizzati per distruggere le pareti cellulari per estrarre il contenuto cellulare senza danneggiarlo. Lo scopo della disintegrazione o lisi cellulare è distruggere parte della parete cellulare o l'intera cellula per rilasciare biomolecole. I cosiddetti lisati possono includere, per esempio, plasmidi, saggi recettoriali, proteine, DNA, RNA e simili. Le fasi della lisi sono la separazione, l'isolamento degli organelli e l'estrazione e purificazione delle proteine. Il materiale estratto (lisato) deve essere isolato e richiesto per ulteriori ricerche o applicazioni, ad esempio per studi proteomici. Un omogeneizzatore ad ultrasuoni è uno strumento comune per la lisi cellulare di successo.

La distruzione delle membrane cellulari dipende in gran parte dall'elasticità delle cellule. La distruzione parziale di componenti cellulari come i mitocondri o il citoplasma può essere ottenuta variando l'energia ultrasonica in ingresso e la potenza di estrazione. Per batteri particolarmente resistenti (ad es. streptococchi), funghi, spore, lieviti o campioni di tessuto, con i microchip è possibile la distruzione diretta con ampiezze ultrasoniche molto elevate, poiché i microchip possono raggiungere energie molto elevate nel volume di campione più piccolo.

Applicazioni in Biochimica e Medicina

interrompere la coltura tissutale

I componenti subcellulari e i virus vengono distrutti senza alcun danno.

Test di paternità

Urologia

Analisi biochimica della membrana della composizione dello sperma

ricerca genetica

Estrazione del DNA da materiale umano.

Preparazione dei liposomi

Trattamento del vaccino contro il vaiolo

Preparare una soluzione di infezione distribuita uniformemente

Dispersione ultrasonica

Usando l'energia ultrasonica, le particelle solide o anche i liquidi possono essere dispersi in un altro vettore. Le polveri su nanoscala come il biossido di titanio o la silice fumata sono sempre più utilizzate nella produzione di rivestimenti e vernici di prova o per lucidare piccole superfici del corpo grazie alla loro ampia area superficiale specifica e al maggiore potenziale di reattività.

Tali sostanze, inoltre, hanno una tendenza negativa ad agglomerarsi, con conseguente scarsa scorrevolezza e bagnabilità. Gli agglomerati formati vengono distrutti per mezzo di un omogeneizzatore ad ultrasuoni e la dispersione viene stabilizzata permanentemente contro la ri-agglomerazione.

Emulsionamento ad ultrasuoni

Quando viene utilizzata la facoemulsificazione, due liquidi immiscibili, come olio e acqua, vengono trasformati in un'emulsione quasi omogenea. Emulsioni finemente disperse con dimensioni delle goccioline molto piccole e stabilità molto elevata possono essere prodotte mediante tecniche di omogeneizzazione ad ultrasuoni rispetto ai metodi convenzionali che utilizzano ad es. rotori. L'emulsione risultante non ha formato grumi né goccioline depositate. Con i metodi convenzionali, come rotori o agitatori, l'agitazione lenta di solito provoca la separazione del liquido. Un'agitazione troppo rapida comporterà l'inclusione di aria, polvere e altri detriti nell'emulsione. Gli omogeneizzatori ad ultrasuoni sono spesso utilizzati nelle farmacie per la produzione di unguenti di alta qualità su piccola scala.

Omogeneizzazione ad ultrasuoni

Le emulsioni omogeneizzate ad ultrasuoni si trovano in molte forme diverse nella vita quotidiana, ad esempio nei cosmetici o nelle lozioni. Le applicazioni tecniche dell'omogeneizzazione ad ultrasuoni spaziano dalla produzione di pitture e vernici all'omogeneizzazione di campioni di acque reflue e suolo (a fini analitici) alla preparazione di campioni per l'analisi granulometrica.

In particolare, le acque reflue industriali vengono continuamente controllate per la presenza di metalli pesanti, grassi o oli nei laboratori ambientali in modo da poter adottare misure immediate se le concentrazioni superano il limite. Per ottenere risultati analitici rappresentativi, è necessario convertire il campione di acque reflue in uno stato omogeneo. Questi devono essere raggiunti mediante omogeneizzazione ad ultrasuoni con elevata affidabilità in breve tempo.

In agricoltura, per la preparazione dei campioni vengono utilizzati omogeneizzatori ad ultrasuoni. Ad esempio, l'omogeneizzatore ad ultrasuoni può omogeneizzare intensamente e finemente le cellule delle rosette in un tempo molto breve. La dimensione finale delle particelle ottenibile è inferiore a 1 μm, il che semplifica la successiva filtrazione per eliminare gli ioni poiché non si formano agglomerati.