制备用于分析 DNA、RNA、蛋白质或代谢物的生物样本(如骨骼、植物、肌肉或痰液)是一项挑战。RETSCH 提供的实验室粉碎机和研磨机不仅可以粉碎和均质化固体材料,还适用于细胞破坏。RETSCH 研磨机可用于生物技术、诊断、法医、农业和微生物学等领域。
细胞破碎通常是提取细菌、酵母、真菌或微藻类细胞成分的首选方法,可通过化学或机械方法进行。机械方法更适用于细胞壁坚硬的情况,或者如果化学物质可能会影响提取,因此需要避免使用机械方法。一种常见而有效的方法是打珠法,它使用珠子剪切悬浮液中的细胞。打珠可使用不同类型的小瓶和试管,规模可大可小。一种方法是使用涡流混合器将悬浮液与珠子混合。然而,这种方法速度慢且不稳定,尤其是在样品数量多或破坏时间长的情况下。更好的方法是使用 RETSCH 混合研磨机,它带有适配器,可以自动完成这一过程,使其快速、高效、可重复。
MM 400可处理多达 20 个 1.5 或 2 毫升 Eppendorf 管样本,不会造成交叉污染,从而为操作员节省时间。此外,还提供一个适配器,最多可容纳 8 支 50 毫升 Falcon 管。
对于 DNA 或 RNA 的提取,2 ml 以下的一次性使用小管是理想选择,而 50 ml Falcon 管等大管则非常适合处理蛋白质或代谢物。最佳打珠参数因细胞类型而异。可能需要进行一些实验才能找到最佳结果。
通过接受多达 50 个 2 毫升一次性使用小瓶,Mixer Mill MM 500 vario有效提高了细胞破碎的样品处理量。
使用 MM 400 和 Falcon 管适配器进行细胞破碎前(左)和破碎后(右)的三疣藻细胞。
使用 Mixer Mill MM 500 控制器,可以控制打珠过程中的温度变化。一个特殊的适配器可容纳每批十八个 2 毫升一次性使用小瓶。机器连接到一个装有 4°C 冷却水的冷却器上,冷却水反过来冷却装有小瓶的适配器。这样,悬浮液的温度就能保持在 13°C 左右,而无需在冰浴中进行不便的手动中断操作。MM 500 控制器不接受一次性使用的猎鹰管适配器,但可与容量为 50、80 或 125 毫升的不锈钢研磨罐一起使用(见左侧示例:P. pastoris)。
如果将研磨机与液氮和 CryoPad 一起使用,并将温度设置为 0°C,甚至可以将 2 毫升一次性试管中细胞悬浮液的温度保持在 0°C,而不冻结悬浮液,这样仍然可以有效地打珠。
某些生物材料,如囊性纤维化患者的痰液或肝、肺或肿瘤等组织标本,有时较难完全均质化。
例如,用不锈钢制成的更大的研磨罐可以容纳整个样品量,但每次使用后都需要清洗。Mixer Mill MM 400 的适配器解决了这一问题,它允许使用 5 x 5 ml 一次性试管,这种试管容量更大,而且无需清洗。50 毫升猎鹰管也可用于均质组织材料。在这里,每批可在几分钟内处理 8 个样品。
在 MM 400 中均质前后的肝脏样本
有些生物样本,如纤维状植物、坚硬的静脉、指甲或某些动物或肿瘤组织,很难在缓冲液系统中均质。它们要么太软,要么太硬,要么太纤维化,无法在悬浮液中有效粉碎。对于这些材料,更好的替代方法是低温研磨,即在研磨前或研磨过程中用液氮冷冻。这种技术可使样品变脆,易于粉碎成均匀的粉末。低温研磨还有一个好处,就是可以保持蛋白质或挥发性化合物等在较高温度下可能降解或蒸发的物质的完整性。此外,低温研磨还能破坏某些生物体(如酵母)的细胞器。
样品 | 附件配件 | 进样量 | 研磨时间 | 速度 | 最大出料粒度 (d90)/ |
E. coli 菌 |
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2 x 10 毫升冷冻细胞颗粒 | 2 min | 30 Hz | 完全破坏细胞 |
肌肉组织 |
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10 g | 4 min | 25 Hz | <150 µm |
松针 |
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3 min | 30 Hz | 一次可重复提取 20 个样本的 RNA | |
浆果 |
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2 g | 40 secs | 20 Hz | <200 µm |
手指甲 |
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每瓶 1 个指甲 | 2 min | 25 Hz | <200 µm |
小鼠肠道 |
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1.8 g | 2 min | 30 Hz | <150 µm |
头发、骨头和牙齿等法医样本大多比较脆,因此在粉碎前通常不需要冷却。为了达到所需的分析细度,材料可能需要在 颚式破碎机 或 切割机 中进行初步破碎。link 47 - internal-link "在当前窗口中打开内部链接">切割磨l,将颗粒尺寸减小到 10 mm 以下,以便在 球磨机中进一步加工。切割粉碎机用于预粉碎骨头,这些骨头可能是新鲜的,因此没有完全干燥,甚至可能含有肉类残留物。
RETSCH提供一系列切割粉碎机,用于对软质、中硬质、弹性、韧性和纤维状样品材料进行初级粉碎。附件种类繁多,可满足各种应用需求。SM 300可配备三种不同的转子和 0.25 毫米至 20 毫米的底筛。与新鲜骨头和脂肪骨头不同,干骨头可以通过一个或两个步骤减小到 0.25 毫米以下。SM 300 具有 100 至 3 000 转/分钟的可变转速。骨头、牙齿或毛发的粉碎大多在球磨机中进行,使用的磨球为 5 毫米钢、氧化锆或碳化钨制成。
关节置换手术(如肘关节或膝关节置换手术)的潜在并发症之一是周围组织受到各种细菌的感染。这些感染被称为人工关节感染(PJI),可在术后几天到几年内随时发生。这些感染很难治疗,因为不同类型的细菌都可能导致感染,而且传统方法并不总能检测到。
这时,Mixer Mill MM 400可以通过一个简单的程序来帮助您:样品与 20 毫升无菌去矿物质水和 5 毫升 1 毫米玻璃珠在灭菌钢瓶中混合。可使用一次性 30 毫升广口瓶。以 30 Hz 的频率摇动多达 8 个瓶子 3.5 分钟,以除去样品中的细菌而不破坏它们。然后就可以很容易地在琼脂平板上培养细菌,以便进一步分析。这种方法的检测率很高(A.-L. Roux 等人,2010 年),可用于任何固体感染组织,即使其中含有植入材料。
打珠是一种广泛用于细胞破碎的机械方法,对于从细菌、酵母、真菌或微藻类等微生物中提取细胞成分至关重要。这一过程涉及使用珠子对悬浮液中的细胞进行剪切,可使用不同的小瓶和试管进行不同规模的操作。带适配器的 RETSCH 混合研磨机提供的自动化功能简化了打珠过程,确保其快速、高效和可重现。
最佳的珠子大小和参数取决于细胞类型,因此有必要进行实验以获得最佳结果。例如,MM 400 可处理多达 20 个装入 1.5 或 2 毫升 Eppendorf 管的样品,且不会造成交叉污染。可用的适配器可容纳多达 8 支 50 毫升的 Falcon 管,增加了处理过程的多功能性。
在处理难以在传统缓冲系统中均质的高难度样品时,低温研磨变得至关重要。对于纤维植物、坚韧的静脉、指甲或特定的动物或肿瘤组织来说,尤其如此。这项技术包括在研磨前或研磨过程中使用液氮冷冻样品。
低温研磨过程具有明显的优势,可保持蛋白质或挥发性化合物的完整性,而这些物质在较高温度下可能会降解或蒸发。此外,它还能有效分解某些生物的细胞内细胞器。
为获得最佳效果,可使用专门设备进行低温研磨,如 CryoMill 或可容纳 2 毫升钢管的 Mixer Mill MM 400。混合研磨机 MM 500 控制装置专为使用液氮(LN2)而设计,可容纳最大 125 毫升的大型研磨罐。
在粉碎骨头或牙齿等法医样品时,颚式破碎机或切割机是粉碎过程第一步的最佳选择。RETSCH 提供多种多样的切割粉碎机,设计用于对各种样本材料(包括软质、中硬质、弹性、韧性和纤维物质)进行初级粉碎。
例如,多功能的 SM 300 具有三种不同的转子和底部筛网,范围从 0.25 毫米到 20 毫米不等,转速可从 100 转/分钟到 3,000 转/分钟不等。
对于后续处理步骤,可考虑使用配备 5 毫米以上研磨球的球磨机,研磨球由钢、氧化锆或碳化钨等材料制成。对于毛发的粉碎,MM 400 等混合研磨机是最佳选择。