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Zellaufschluss

Effizienter und schonender Zellaufschluss

Zellaufschluss, Lyse und Homogenisation

Zellaufschluss bezeichnet die Freisetzung biologischer Moleküle aus einer biologischen Zelle durch Aufbrechen der Zellwände. Die Microfluidizer-Prozessoren sind ideal für diese Aufgabe geeignet, da sie Zellen effektiv aufbrechen, aber gleichzeitig den intrazellulären Inhalt vor Denaturierung schonen und somit zu einer hohen Proteinausbeute und –aktivität führen. Die Scherraten sind bei der Microfluidizer-Technologie einfach und stufenlos regulierbar, so dass verschiedenste Zelltypen (u.a. Bakterien, Säugetier-, Pflanzen- Insekten, Hefe-,Pilz und Algenzellen) problemlos verarbeitet können.

Zellinhaltsstoffe wie Proteine, Organellen, RNA/DNA, Enzyme, und AAVs (Adeno-Associated Virus Vectors ) spielen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung neuer Medikamente. Für Zellen, die ihre Inhaltsstoffe nicht selbsttätig abgeben, ist der Zellaufschluss notwendig, um diese freizusetzen. Dabei ist es wichtig, die oft empfindlichen Inhaltsstoffe nicht durch zu hohe Temperaturen oder Scherkräfte zu beeinträchtigen. Microfluidizer®-Prozessoren schließen unterschiedlichste Zelltypen sehr effizient auf bei gleichzeitig minimaler Denaturierung. Durch die gute Variationsmöglichkeit der erzeugten Scherraten können verschiedene Zelltypen (u.a. Bakterien, Säugerzellen, Pflanzenzellen. Insekten, Pilze und Hefen) mit dem gleichen Gerät bearbeitet werden. Damit sind Forscher in der Lage, mit niedrigst möglichen Scherraten die angestrebten Zielaufschlussraten zu erzeugen, hohe Proteinausbeuten zu generieren und die Zellinhaltsstoffe zu schonen.

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Zellaufschluss-Resultate

Microfluidizer®-Prozessoren haben viele Vorzüge gegenüber alternativen Aufschlussmethoden – sowohl für den Labor- als auch den Produktionsmaßstab.

E. Coli Cell Rupture
Before After

Bakterieller Aufschluss (E. Coli) vor und nach einmaliger Verarbeitung im Microfluidizer® , Aufschlussgrad >95%

 

Yeast Lysis (S. Pombe)
Before After

Hefeaufschluss (S. Pombe) vor und nach 5-maliger Verarbeitung im Microfluidizer®, Aufschlussgrad ~95

Microfluidizer® Technologie Vorteile für Zellaufschluss

Höchste Wiederherstellung der Proteinintegrität

Präzise kontrollierbare Scherraten erlauben es Microfluidizer®-Nutzern, mit minimalen Prozessdrücken den erforderlichen Zellaufschlussgrad bei gleichzeitiger Schonung der Inhaltsstoffe zu erreichen. Verglichen mit anderen Aufschlusstechniken liefert der Microfluidizer® ein Vielfaches der Ausbeute an nutzbarem Protein. Hier finden Sie einen Überblick über Publikationen (peer reviewed), die die Leistungsfähigkeit und Vorteile eines Microfluiders® für den Zellaufschluss bestätigen

Effiziente Kühlung

Aufgrund der normalerweise temperaturempfindlichen Inhaltsstoffe kommt der Kühlung beim Zellaufschluss eine wichtige Bedeutung zu. Gleich nach dem Aufschluss im Microfluidizer® werden die Proben in einem Wärmetauscher gekühlt, so dass die Verweilzeit bei erhöhten Temperaturen minimiert und damit die Produktausbeute optimiert wird.

Bedienungsfreundlichkeit

Microfluidizers® wurden mit dem Ziel einfacher Homogenisation von Zellen und guter Produktivität entworfen— daher sind sie so einfach zu bedienen, zu reinigen und zu warten. Um einen Microfluidizer® zu bedienen, sind keine speziellen Kenntnisse erforderlich. Kunden schätzen auch, wie wartungsarm die Microfluidizer® sind, insbesondere verglichen mit Ventilhomogenisatoren, bei denen Ventile zerlegt und gereinigt werden müssen, um – insbesondere, wenn mehrere Nutzer auf ein Gerät zugreifen – Kreuzkontamination zu vermeiden.

Vereinfachtes Downstream-Processing

Der Microfluidizer® schließt Zellen zwar schonend, aber effektiv auf, so dass große Zellwandfragmente entstehen. Diese sind leichter zu separieren als kleinere Bestandteile, weshalb Filtration und/oder Zentrifugation nach dem Aufschluss vereinfacht werden.
Außerdem kann man, wenn gewünscht, den Prozessdruck und die Anzahl an Rezirkulationen im Microfluidizer® so anpassen, dass DNA geschert wird. Das anschließende Pipettieren kleiner Lysatvolumina wird somit vereinfacht.

Verarbeitung bei konstanter, kontrollierbarer Scherrate

Verarbeitung bei konstantem Druck und konstanter Scherrate sorgen im Microfluidizer® dafür, dass alle Zellen den gleichen Energieeintrag erfahren und hohe Ausbeuten erzielt werden. Auch Adeno-Associated Virus (AAVs) Vectors für die Gentherapie können gewonnen werden, indem der Aufschluss bei sehr geringen Scherraten durchgeführt wird. Im Gegensatz dazu erfahren beim Zellaufschluss mit Ultraschall die Zellen, die näher an der Ultraschallsonde sind, durch ungleichmäßige Energieverteilung eine stärkere Erwärmung als weiter entfernte und auch Batch-Methoden erlauben wenig Kontrolle über den Energieeintrag. Dadurch bleiben manche Zellen intakt, während bei anderen die Zellinhaltsstoffe geschädigt werden, z.B. durch lokale Temperaturerhöhung beim Ultraschallaufschluss.

Scalable Technology

Die obenstehende Graphik gibt an, welche Scherraten zum Aufschluss unterschiedlicher Zelltypen erforderlich sind. Der Microfluidizer® kann exakt auf die Anforderungen eingestellt werden durch Variation des Prozessdrucks und die Wahl der Interaktionskammer (IXC) - Konfiguration.

Keine Verunreinigung

Microfluidizer® arbeiten ohne Medien oder Mahlkörper mit vernachlässigbarem Verschleiß und erlauben so kontaminationsfreies Arbeiten.

Garantierte Skalierbarkeit

Scalable Technology

Anders als bei anderen Zellaufschluss-Technologien ist der Scale-Up vom Labor- in den Produktionsmaßstab bei Microfluidics durch die Interaktionskammertechnologie (sog. Mehrkanalkammern bei Produktions-Microfluidizern®) garantiert.

Flexibilität

Microfluidizer® sind in der Lage, unterschiedlichste Zelltypen effizient aufzuschließen durch Anpassung von Prozessdruck, Interaktionskammerwahl und Kühlung.

Kleine Probenmengen

Our LV1 Unser LV1 Low Volume Microfluidizer® kann Zellprobenmengen ab 1 ml verarbeite.

Vorteile im Labor

Der Zellaufschluss mit einem Labor-Microfluidizer® ist sehr schnell (bis zu mehreren Hundert ml/min) und für variable Probenmengen möglich (ab 14 ml bis zu mehreren Litern, oder ab 1 ml im LV1). Da unsere Maschinen aufgrund ihres technologischen Vorsprungs auch die schwierigsten Zellen aufschließen können, sind sie für die Nutzung durch mehrere Forschergruppen prädestiniert.

Vorteile in der Produktion

Die Skalierbarkeit von Labor- zu Produktions -Mengen ist wichtig für die Forschung – und ein Bereich, in dem Microfluidizer® brillieren.

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Vergleich unterschiedlicher Zellaufschlussverfahren

Vorteile der Microfluidizer®-Technologie im Vergleich mit anderen Aufschlussverfahren

Cell Disruption Techniques

Hier finden Sie ein Anwendungsbeispiel zu unterschiedlichen Aufschlussverfahren

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