Ультразвуковое устройство и технология разложения воды и получения водорода

 

Предложен новый оригинальный ультразвуковой электроосмотический водородный генератор, содержащий полую камеру с водным раствором, и размещенные в нем вертикальными капиллярами, с их верхними торцами выше уровня воды, и электроды по торцам этих капилляров, присоединенные к источнику электроэнергии, причем устройство дополнено ультразвуковыми генераторами, размещенными по торцам капилляров и электронным диссоциатором водяного тумана, размещенного над уровнем жидкости, и выполненного в виде двух электродов, присоединенных к электронному генератору высокочастотного импульсного электромагнитного излучения.

Полезная модель относится к электрохимии а конкретнее, к водородной энергетике и может быть полезно использована для получения топливной смеси с высоким содержанием водорода из любых водных растворов.

Известны устройства прямого электрохимического разложения (диссоциации) воды и водных растворов на водород и кислород путем пропускания через воду электрического тока. Их главное достоинство — простота реализации. Главные недостатки известного водородного генератора-устройства-прототипа — низкая производительность, значительные энергозатраты и низкий к.п.д. Теоретический расчет требуемой электроэнергии для выработки 1 м3 водорода из воды составляет 2,94 квт-час, что пока затрудняет использование данного способа получения водорода в качестве экологически чистого топлива на транспорте. (кн. «Химическая энциклопедия», т.1, м., 1988 г., с.401)

Наиболее близким устройством (прототипом) по конструкции и того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является известный электролизер — простейший водородный генератор, содержащий полую камеру с водным раствором(водой), электроды, размещенные в нем, и присоединенный к ним источник электроэнергии (кн. «Химическая энциклопедия», т.1, м., 1988 г., с.401)

Сущность работы прототипа — известного водородного генератора состоит в электролитической диссоциации воды и водных растворов под действием электрического тока на Н2 и О2.

Недостаток прототипа состоит в низкой производительности водорода и значительных затратах электроэнергии.

Целью данного изобретения является модернизация устройства для улучшения его энергетической эффективности.

Технический результат, данной полезной модели состоит в техническом и энергетическом усовершенствовании известного устройства, необходимом для достижения поставленной цели.

Указанный технический результат достигается тем, что известное устройство, содержащее полую камеру с водным раствором, электроды, размещенные в воде, присоединенный к ним источник электроэнергии, дополнено капиллярами, размешенными вертикально в воде, с верхними торцами выше уровня воды, причем электроды выполнены плоскими, один из которых размещены под капиллярами, а второй электрод выполнен сетчатым и размещен над ними, причем источник электроэнергии выполнен высоковольтным и регулируемым по амплитуде и частоте, причем зазор между торцами капилляров и вторым электродом и параметры электроэнергии, подаваемой на электроды выбирают по условию обеспечения максимальной производительности по водороду, причем регуляторами производительности является регулятор напряжения упомянутого источника и регулятор зазора между капиллярами и вторым электродом, причем устройство дополнено также двумя ультразвуковыми генераторами, один из которых размещен под нижним торцом этих капилляров и второй — выше их верхнего торца, причем устройство дополнено также электронным диссоциатором молекул активированного водного тумана содержащим пару электродов, размещенных над поверхностью жидкости, с их плоскостями, перпендикулярно поверхности жидкости, и электрически присоединенных к дополнительному электронному генератору высоковольтных высокочастотных импульсов с регулируемой частотой и скважностью, в диапазоне частот, перекрывающим резонансные частоты возбуждения испаренных молекул жидкости и ее ионов.

ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА В СТАТИКЕ

Устройство для получения водорода из воды (фиг.1) состоит из диэлектрической емкости 1, с налитой в нее водного раствора жидкости 2, из тонко пористого капиллярного материала 3, частично погруженного в эту жидкость и предварительно смоченного в ней. В состав данного устройства входят также высоковольтные металлические электроды 4, 5, размещенные по торцам капилляров 3, и электрически присоединенные к выводам высоковольтного регулируемого источника знакопостоянного электрического поля 10, причем один из электродов 5 выполнен в виде дырчато-игольчатой пластины, и размещен подвижно над торцом капилляров 3, например, параллельно ему на расстоянии. достаточном для предотвращения электрического пробоя на смоченный фитиль 3. Другой высоковольтный электрод 4 размещен в жидкости параллельно нижнему торцу капиллярного, например, пористого материала 3 Устройство дополнено двумя ультразвуковыми генераторами 6, один из которых размещен в жидкости 2, почти на дне емкости 1, а второй размещен над уровнем жидкости, например на сетчатом электроде 5.

Устройство содержит также электронный диссоциатор молекул активированного водного тумана, состоящий из двух электродов 7, 8, размещенных над поверхностью жидкости, с их плоскостями, перпендикулярно поверхности жидкости, и электрически присоединенных к дополнительному электронному генератору 9 высоковольтных высокочастотных импульсов с регулируемой частотой и скважностью, в диапазоне частот, перекрывающим резонансные частоты возбуждения испаренных молекул жидкости и ее ионов. Устройство дополнено также колоколом 12, размещенным над емкостью 1 — сборным газовым коллектором 12, в центре которого размещен выводной патрубок для вывода топливного газа и Н2 к потребителям. По существу, узел устройства, содержащий электроды 4, 5 с блоков высокого напряжения 10 и капиллярный узел 3 4, 5, 6, является комбинированным устройством электроосмотического насоса и электростатического испарителя жидкости 2 из емкости 1.. Блок 10 позволяет регулировать скважность

импульсов и напряженность знакопостоянного электрического поля от 0 до 30 кВ/см.

Электрод 5 выполнен металлическим дырчатым или сетчатым для обеспечения возможности беспрепятственного пропускания через себя образуемого водяного тумана и топливного газа с торца капилляров 3. В устройстве имеются регуляторы и приспособления для изменения частоты импульсов и их амплитуды и скважности, а также для изменения расстояния и положения электрода 5 относительно поверхности капиллярного испарителя 3(на фиг.1 они не показаны).

ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА РАБОТЫ УСТРОЙСТВА (РИС.1)

Вначале наливают в емкость 1 водный раствор, например активированную воду или водо-топливную смесь(эмульсию)2. предварительно смачивают ею капилляр 3 — пористый испаритель. Затем включают высоковольтный источник напряжения 10 и подают высоковольтную разность потенциалов к капиллярному испарителю 3, через электроды 4, 5, причем размещают дырчатый электрод 5 выше поверхности торца капилляров 3 на расстояние, достаточное для предотвращения электрического пробоя между электродами 4, 5. В результате, вдоль волокон капилляров 3 под действием электроосмотических а по сути — электростатических сил продольного электрического поля водные кластеры частично разрываются и сортируясь по размерам, всасываются в капилляры 3. Причем дипольные поляризованные молекулы жидкости разворачиваются вдоль вектора электрического поля и двигаются из емкости в направлении верхнего торца капилляров 3 к противоположному электрическому потенциалу электрода 5 (электроосмос). Затем они, под действием электростатических сил, срываются этими электрическими силами поля с поверхности торца капилляра 3 — по сути электроосмотического испарителя и превращаются в частично диссоциированный поляризованный наэлектризованный водяной туман. Этот водяной туман выше электрода 5 затем интенсивно обрабатывают также импульсным поперечным высокочастотным электрическим полем, создаваемым между поперечными электродами 7, 8 электронным генератором высокой частоты 9. В

процессе интенсивного столкновения испаренных дипольных молекул и водных кластеров над жидкостью между собою с молекулами воздуха и озона, электронами в зоне ионизации между электродами 7, 8 происходит дополнительная интенсивная диссоциация (радиолиз) активированного водяного тумана с образованием топливного горючего газа.

Далее этот полученный топливный газ поступает самостоятельно вверх в газосборный колокол 12 и далее через выводной патрубок 13 подается потребителям, для приготовления синтетической топливной смеси, например во впускной тракт двигателей внутреннего сгорания и подачи его в камеры сгорания двигателя автотранспорта. В состав этого горючего газа входят молекулы водорода (Н2), кислорода (О2).водяного пара, тумана (h3O), а также активированные органические молекулы испаренных в составе прочего — углеводородных добавок. Экспериментально ранее показана работоспобность данного устройства и выяснено, что интенсивность процесса испарения и диссоциации молекул водных растворов, существенно зависят и изменяются в зависимости от параметров электрического поля источников 9, 10 (напряженности, мощности), от расстояния между электродами 4, 5, от площади капиллярного испарителя 3, от вида жидкости, размеров капилляров и качества капиллярного материала 3. Имеющиеся в устройстве регуляторы позволяют оптимизировать производительность топливного газа в зависимости от вида и параметров водного раствора и конкретной конструкции данного электролизера. Поскольку в данном устройстве водный раствор жидкости интенсивно испаряется и частично диссоциирует на h3 и O2, под действием капиллярного электроосмоса, и ультразвука, а затем дополнительно активно диссоциирует вследствие интенсивных соударений молекул испаренного водного раствора посредством дополнительного поперечного резонансного электрического поля, то такое устройство получения водорода и топливного газа потребляет мало электроэнергии и поэтому существенно в десятки сотни раз экономичнее известных электролизных водородных генераторов.

Ультразвуковое устройство для получения водорода из воды и любого водного раствора, содержащее емкость с водой или водным раствором, металлические электроды, размещенные в ней, и присоединенный к ним источник электроэнергии, отличающееся тем, что оно дополнено капиллярами, размещенными вертикально в этой камере, с их верхними торцами выше уровня водного раствора, причем один из двух электродов размещен в жидкости под капиллярами, а второй электрод выполнен подвижным и сетчатым и размещен над ними, причем источник электроэнергии выполнен высоковольтным и регулируемым по амплитуде и частоте, причем устройство дополнено также двумя ультразвуковыми генераторами, один из которых размещен под нижним торцом этих капилляров и второй размещен выше их верхнего торца, причем устройство дополнено также резонансным электронным диссоциатором молекул активированного водного тумана, содержащим пару электродов, размещенных над поверхностью жидкости, с их плоскостями, перпендикулярно поверхности жидкости, и электрически присоединенных к дополнительному электронному генератору высоковольтных высокочастотных импульсов с регулируемой частотой и скважностью, в диапазоне частот, содержащим резонансные частоты возбуждения испаренных молекул жидкости и ее ионов.

Разложение воды под действием звука описано ещё в «Юном технике»

— У ада и небес есть свои границы, защита, охрана, воины, ворота. Зачем им все это?
— Людей боятся, вот и окопались как могли…

«Непонятное устройство, стоявшее на столе Кили, имело сверху нечто вроде помеси форсунки и воронки. Кили некоторое время дул в него, а затем вылил туда порядка 18 литров воды. Через некоторое время манометр показал давление в 680 атмосфер, и Кили объявил, что вода дезинтегрировалась, а в генератор поступил так называемый «эфирный пар», способный приводить в действие любые механизмы. В доказательство Кили запустил находившийся тут же небольшой «вечный двигатель».»

«В 1884 году Кили продемонстрировал эфирную пушку, которая при немалом скоплении народа бесшумно выстрелила на 270 метров 140-граммовым ядрышком. В 1890-е Кили больше внимания стал уделять энергии, извлекаемой из чистых вибраций. без всякого эфирного пара. Последним его шоу (1897 год) стал вибрационный двигатель, имевший мощность 10 лошадиных сил при массе 91 килограмм.»

«Дезинтегратор состоял из перестраиваемого резонатора, внутренности которого Кили держал в секрете, системы камертонов, воронки для воды и приёмного устройства для звука. На демонстрациях изобретатель шумел в «микрофон», заливал воду в воронку, камертоны вибрировали, внутри резонатора что-то происходило, и подсоединённый к нему электродвигатель начинал работать.»

«камертоны вибрировали, внутри резонатора что-то происходило»

dmitrijan:Разложение воды под действием звука описано ещё в «Юном технике». Как вариант получаем пар или смесь газов. Проблема лишь в отделении водорода от кислорода, рванёт запросто.

При этом можно снимать немалый заряд за счёт распада воды. Вообще-то такие элементы делают — туда нужно влить воду, спирт или даже бензин и получить электричество. Капризное устройство однако.

Собственно просто и банально.

Хотя приспособить эти устройства пока не придумали особо куда. Можно получать водородо-кислород для двигателя. Можно увлажнять комнату, можно сушить бельё, можно греть еду.

Собственно СВЧ печка этим и занимается, за счёт разложения жидкости нагревает еду.

Ну можно облака разгонять и дождик конденсировать и лить на головы врагов или на поля.

Собственно, так или иначе этот эффект используют нынче. Хотя самое большое распространение этот эффект нашёл в нагреве еды.

Ну можно гранит или чего там на надо, сверлить.

В целом технология недалеко ушла от забивания клина и поливания оного водой, чтобы тот разбух и разломил, только технологичней.

Вода весьма хороший абразив, особенно если усилить это свойство за счёт её «вскипания». Будет резать не хуже алмазной крошки, даже лучше.

elektromexanik: И опять резонансные явления. Только их надо рассматривать немного шире. Именно как работу с эфиром.

dmitrijan: Проблема лишь достаточной точности подачи рабочего инструмента, но она решается, за счёт УЗ форсунок, которые сразу подают воду нужного вида на обрабатываемый материал.

Ну и как побочный эффект, можно крошить материал, который будет распадаться, подавая тот же УЗ на кромку. Без всякого механического воздействия материал теряет атомарные связи и распадается. Хотя зона воздействия очень узкая, потому распылить камень не получится, а вот сделать дырку, сдув «пыль», легко. Как горячим ножом резать масло.

Пока проблема в материале рабочих кромок, но технически всё это решаемо даже на уровне современной техники.

Только пропадёт антураж. Не будет романтики звука тр-ррррр, и общности людей, что хотят этот перфоратор засунуть его владельцу куда нить и поглубже.

Нечто типа «карандаша», который при надавливании на стену, выдавливает в ней отверстие.

Там даже звук неслышен.

По сути «шуруп» просто вдавливается в стену через такое устройство, которое делает материал податливым рядом с ним, а после, когда его отводят, бетон опять твердеет. Шуруп так и застревает в «камне».

Технология мало отличается от прохождения ростка через камень.

С одной стороны мы трудно и нудно ломаем тот же асфальт, прикладывая массу усилий. А с другой стороны, слабый росток может взломать нам покрытие дороги, не особо напрягаясь.

Мы забиваем гвозди так:

Быстро и сильно.

Слабый росток ломает асфальт так:

Естественно есть несколько путей решения. Можно применять силу, можно применять «хитрость».

Если мы ломимся через камень напрямую, то росток поступает философски – он ищет щель или трещинку, и начинает её расширять, постепенно ломая монолит, пробивая себе дорогу. В сути это работа клина, за счёт расширения жидкости, просачивающейся в трещину.

Т.е. если камень не имеет достаточных трещинок для просачивания жидкости, то такой камень росток не взломает. Но если накернить дырочку и пустить росток, то тогда лишь дело времени.

В сути данную технологию можно легко перенять, адаптировав, ускорив процесс сжатия-расширения жидкости многократно, например, за счёт УЗ, и тогда то, что росток делает за недели, можно сделать за секунды.

Хотя нынче данная технология применяется, но с понятной нам стороны:

По сути, отбойный молоток и делает возвратно-поступательные движения, что значительно ускоряют процесс. Однако для этого нужен крепкий наконечник.

Но вода тоже довольно твёрдая при определённых условиях. Ведь если просто в воду войти – она мягкая, а если с разбегу, то весьма твёрдая. Т.е. вместо долота можно использовать воду, но под значительной скоростью.

dmitry_9_9_9: Фукусима, прорастающие растения сквозь асфальт

elektromexanik: Такие на треногах устанавливают.

dmitrijan: И эта технология используется и водой режут.

Однако и тут есть недостатки.

Резка водой не совсем отбойный молоток.
Осталось пойти дальше и совместить технологии, и можно при помощи воды и без всякой такой-то матери вдавливать те же крепежи прямо в стену без всякого тр-рррр шума.

В сути все компоненты технологии уже есть в наличии и даже изготавливаются серийно.

elektromexanik: Тогда вода для передачи колебаний совместно стене и детали?

dmitrijan: С другой стороны, конечно, применение такой технологии напоминает не прорубание, а смягчение материала, в который проходит рабочий инструмент. Но зато можно прямо на камне выдавливать иероглифы, как вариант, пугая учёных потомков росписями тинэйджеров на стенах зданий.

Вода передаёт колебания — она отличный несжимаемый проводник колебаний. Лучший и самый доступный в нашей физике.

Причём настолько текуча, что может плотно прилегать к обрабатываемому материалу по всей обрабатываемой поверхности, оставляя за собой отполированные плоскости без каких либо следов инструмента.

Т.е. после такой обработки даже полировать не нужно и удалять мелкие дефекты и трещины, их просто не будет.

Собственно и эта технология применяется, когда на вибростолах равномерно перемешивают материал, а полотно дороги становится на порядок прочнее после такой обработки. Да и детали делают с такой «закалкой», кромки тех же шестерёнок после УВЧ значительно превосходят по износостойкости своих собратьев.

elektromexanik: Осталось сделать способ просто совмещения двух материалов. Тогда можно будет обойтись и без сварки и без клепки и прочих традиционных способов соединения.

dmitrijan: Так делают же, для металлов и камня есть такие УВЧ, когда материал сжимают и он даже не спекается, а происходит диффузия.

Так делают без склейки разные штучки, где может быть зона разных металлов с разными свойствами в одном флаконе.

Даже детали варят так.

elektromexanik: Видимо дороговата пока технология.

dmitrijan: У любой технологии своя ниша, своё применение. Если сказано, что применять для металлов, значит для металлов.

С металлом проще, у него компоненты внутри материала. Так закаливают зубья шестерни.

Причём такой ремонт можно производить, даже не снимая.

elektromexanik: Индукционный нагрев. А как с непроводящими материалами?

dmitrijan: В данном случае материал уже содержит компоненту для воздействия. Т.е. примерно как если нам нужно разогреть еду в СВЧ, то она должна содержать хоть сколько-то воды.

Соответственно для других материалов используем либо другие частоты, либо материал воздействия, типа катализатора или переходника, который преобразует воздействие.

Вода, как переходник при передаче ВЧ весьма подходит.

Т.е. если на камень мы не можем непосредственно воздействовать схожим образом, то нам ничего не мешает предварительно «смочить» нужное место, а потом оказать воздействие.

elektromexanik: Принципиальных противоречий вроде нет.

dmitrijan: Масло же мы используем, как посредник. Да и в химических реакциях есть элементы, что в реакции не участвуют, но без них реакция не получится.

Как пример. Индукционные плиты. Они могут нагревать металлы, но не еду. Как мы поступаем? Мы на индуктор ставим сковородку, на которой уже нагреваем еду.

Т.е. сковорода в данном процессе является обычным катализатором нагрева.

Индуктор ведь, в сути, тот же вибрирующий инструмент, который воздействует на материалы на определённых частотах.

Принцип отбойного молотка или клиньев меняется мало.

Даже отопление делают.

elektromexanik: Но культура производства…

Губит людей не пиво, а разгильдяйство!

dmitrijan: Причём схемка проста и легко повторима.

Характерные ряды элементов и выносной рабочий элемент, который, собственно, может быть на некотором расстоянии от самого аппарата, и представляет собой совсем простое устройство.

И сводится…

Ой, палочка с катушечкой на проводе!

elektromexanik: Ну так это только исполнительный элемент.

dmitrijan: Причём не обязательно объёмной, а может быть плоской и даже в корпусе.

Причём если промышленно для индукционных плит индукторы мотают как тот же бифиляр.

Это для наглядности свидетелям секты всё украдено и Теслы.

Так мотают и весьма, весьма витиеватые конструкции.

elektromexanik: Хотя те катушки пока остаются некой заковыристой загадкой.

dmitrijan: Т.е. ничто нам не мешает намотать индуктор хоть плоским, хоть круглым, хоть длинным. Ничего особо от этого не поменяется.

elektromexanik: Мешает только отсутствие понимание, что собственно изменяется при смене формы катушки.

Кроме формы поля.

dmitrijan: Мотать на круглое проще и технологичней, но если намотать ан плоское, то компактней.

Получаем такую длинную плоскую палку с намоткой.

Хотя мотают даже так:

И даже так:

elektromexanik: С бифилярной намоткой есть некоторая неопределённость. У Тесла это две секции которые включены последовательно и суммарная индуктивность значительно возрастает вместе с межвитковой ёмкостью. А вот встречное включение или намотка сложенным вдвое проводом вообще обнуляет классический параметр индуктивности.

dmitrijan: Хотя такая круглая удобней, но плоская лучше работает.

Есть безындукционная намотка, когда ЭДС самоиндукции нивелируется, аля лапша.

elektromexanik: А есть литцендрат, который увеличивает добротность контура.

dmitrijan: Знаменитая лапша, позволившая победить в линиях связи противную ЭДС самоиндукции.

elektromexanik: Витая пара ещё круче.

dmitrijan: Собственно такой же принцип можно применять в катушках и трансформаторах, избавившись от паразитной ЭДС самоиндукции.

Витая пара следствие лапши.

elektromexanik: Это что же получается, все кому не лень теперь смогут бесплатную розетку себе сделать? А на работу кто ходить будет?

dmitrijan: Неее, безплатной розетки не будет по любому. Но жаждущие халявы всё так же будут вздыхать про упущенную выгоду шкуры неубитого ими медведя.

elektromexanik: Как то сурово очень ))

dmitrijan: Зато каждый может осуществить и инструкция есть в картинках.

Хотя трудности могут возникнуть на шаге 2.

Но потенциально каждый, имеющий смартфон и достав инструкцию из инета, может осуществить.

elektromexanik: Вон француз то, прямо в огороде вечный двигатель собрал и даже секретов нет никаких. Вот почему никто не кинулся повторить?

Крутится на его участке и никто его не угнетает кроме жены…
http://vitanar.narod.ru/revolucio/revolucio6/revolucio6.html

dmitrijan: Дык скрывает, озорник!

elektromexanik: Или тогда не будет повода покричать, что, скрывают, преследуют, мировая закулиса и прочий бред.

dmitrijan: Народ же не очень-то рвётся же вон и тесла мобили скупать, спасая экологию.

elektromexanik: Вон в музее тоже стоит себе, посетителей развлекает.

Ну и Тестатика тихо и мирно работает аж с 80 годов.

http://friends.kz/uploads/posts/2008-02/1204007201_testatika_022.jpg

dmitrijan: Там износ рабочих поверхностей сильный.

elektromexanik: Главное что работает и никому реально это не нужно.

dmitrijan: Ну это пока не переведут всех, а до этого будут в комментах причитать, что им никто не делает и не уговаривает. Потом будут вещать, что это вредно и что у них старческое слабоумие проявилось именно поэтому, что их облучают. Ноги трясутся, руки не держат, глаза не видят – это не возраст, а происки врагов.

На заре электрификации, как-то был случай: уговорили одну помещицу провести себе электричество и повесить лампочку. Потом посмотрели счёт за энергию, и удивились, слишком мало, решили проверить. Так бабулька входит в дом, включает лампочку, доходит до стола со свечками, зажигает свечку, гасит электролампочку.

А сколько народу причитает, что в их время планшетов небыло, а нужно читать экологически чистые книги? А им когда-то говорили, что читать под одеялом с фонариком вредно. И т.д. А поколение планшетов будет уверять, что вредно носить виртуальные очки, нужно пользоваться планшетом.

Одно время уверяли, что наушники тычки жутко сажают слух, не то что большие. Кто-то скажет, что мониторы сажают зрение. Жить вообще смертельно опасно!

Комментировали: elektromexanik, dmitrijan
Сложил воедино: Владимир Мамзерев. 25.05.2017

Tags: Волновое воздействие.

Читать «Энергия воды для самопознания и исцеления» — Страница 17

Через месяц, 27 августа, в киотской газете появилась большая статья, озаглавленная «Почему этим летом нет массового развития чужеродных водорослей и неприятного запаха?». Ниже приводится выдержка из нее. В этом году на поверхности озера не наблюдается колоний мелкой канадской водоросли и отсутствуют жалобы на связанное с ними зловоние. В прошлом году в это же время из водоема удалили 1500 тонн водорослей, а сейчас собрано всего лишь 110, включая другие виды водной растительности. Глава департамента охраны природы в префектуре комментирует: «Я не припомню, когда в последний раз озеро было таким чистым. Мы будем консультироваться со специалистами и выяснять причину». Естественно предположить, что причиной, которую хотело знать руководство префектуры, было хадо Великой Декларации. А как вы думаете? (См. фото 5.1.) Сам я был убежден в том, что сила хадо способна изменить качество воды в крупнейшем озере Японии. И тут мое внимание привлекло заглавие статьи в газете «Санкэй» от 16 апреля следующего года: «Ультразвук разлагает диоксин в воде: полезный способ очищения болот и озер». В статье приводились результаты исследований профессора Ясуаки Маэды из технического колледжа при Осакском университете. Она оказала большое впечатление на меня, поскольку я искал научного подтверждения своей идеи. Такие органические вещества, как диоксин и ПХДФ (полихлордифенил), содержащиеся в воде, почти полностью разлагаются в результате воздействия ультразвуковых волн. Технология разработана профессором Ясуаки Маэдой из технического колледжа при Осакском университете. При прохождении ультразвуковых волн частотой 200 кГц через воду образуются крошечные пузырьки, адсорбирующие химические соединения. Когда они лопаются, химические вещества разрушаются. Данное явление можно использовать для очищения загрязненной воды болот и озер, а также для разложения фторуглерода, разрушающего озоновый слой в атмосфере. Предложенная технология позволяет избавиться от стойких загрязнителей, очистка от которых создавала проблемы. Будучи подготовленной к практическому использованию, она вызовет сенсацию как в Японии, так и за рубежом. Ультразвук выходит за пределы слышимого человеческим ухом (от 16 000до 20 000Гц). Вследствие обусловленной ультразвуковыми волнами компрессии и декомпрессии в воде образуются пузырьки размером в несколько микрон. Они недолговечны и через 0,1 микросекунды из-за давления окружающей их воды лопаются (1/100000 секунды). Проведенные недавно исследования показали, что при этом временно повышаются температура и давление (примерно до 5000 °Cи 1000 атмосфер соответственно). Имеющие плохое сродство с водой хлорсодержащие органические соединения адсорбируются на поверхности пузырьков и под воздействием повышенной температуры и давления, которые сопутствуют разрыву последних, разлагаются до безвредного углекислого газа и ионов хлора. В эксперименте при тридцатиминутном воздействии ультразвуком частотой 200 кГц на раствор ПХДФ концентрацией 10 молекул на миллион разрушалось 95 % ПХДФ. Аналогичные результаты получены в отношении диоксина и фторуглерода. Сейчас близится к завершению подготовка к практическому применению данного метода очистки воды от загрязнителей. Воздействие ультразвуком частотой 200 кГц на воду обходится довольно дешево и не имеет отрицательных последствий для человека. Когда была опубликована данная статья о резонансном взаимодействии воды с вибрациями ультразвуковых волн, улучшающем ее качество, над озером Бива как раз повторялась Великая Декларация. Я верю, что ее слова основываются на звуках Природы и были сложены в результате ее познания. Если мы произносим слово «Вселенная», ему присуще такое же хадо, как и самой Вселенной, и Вселенная улавливает его. В Великой Декларации говорится: «Безграничная энергия Вселенной…» Должно быть, чистое хадо нашей молитвы достигло далекой ультразвуковой зоны Вселенной, резонировало с ней и отразилось обратно к озеру. Это событие имело продолжение. Мою концепцию хадо не очень хорошо понимают и признают многие из тех, кто считает современную науку панацеей. Плодотворное сотрудничество с учеными и обоюдный обмен информацией позволили бы сделать сведения о хадо достоянием широкой публики. Новая технология профессора Маэды и хадо, о котором я говорю, оказались общей темой еще одной статьи. Она появилась в газете «Санкэй» от 13 марта 2003 года и была шестой в серии статей «Наука о воде». Подзаголовок сообщал: «Разложение вредных веществ ультразвуком». В газете снова приводились результаты исследований доктора Маэды. Но, кроме того, статья сообщала и о моих экспериментах по воздействию музыки на воду. Я убежден, что в будущем энергия хадо станет привлекать к себе все больше и больше всеобщего искреннего внимания. И это будет замечательно! Мои исследования показывают, что хадо изменяет воду. Если мы позитивно и с уважением разговариваем с водой, ее качество определенно улучшается. Подобным образом можно воздействовать как на большое озеро, так и на воду в человеческом теле. «Давай это сделаем» — лучше, чем «Делам это!» Фотографиями кристаллов льда в моих книгах заинтересовалась и одна обаятельная швейцарка, Мануэла Ким, возглавлявшая фирму по организации различных мероприятий. Она говорила: «Чудо представленных снимков состоит в том, что мы можем видеть кристаллы льда собственными глазами. В результате наше сознание делает большой скачок вперед. Пробуждение сознания происходит очень быстро. Эту перемену ускоряет тот факт, что становятся зримыми наши мысли и ощущения». Впоследствии госпожа Ким пригласила меня в Швейцарию провести семинар. В то время благодаря успехам моих исследований мне приходилось ежегодно выступать в Европе с лекциями. Во время нашей встречи она сказала мне: У меня двое детей, и я прекрасно знаю: когда вы говорите с детьми с любовью и когда вы просто приказываете им, эффект получается совершенно различный. Есть разница между «Давай это сделаем» и «Делай это!». Я также ясно понимаю, что эта разница ощущается на уровне клеток. Родители часто употребляют оба упомянутых выражения. И воспринимаются они совершенно по-разному. Представьте себя ребенком и подумайте, какое из них вы бы предпочли при обращении к вам отца или матери. На бутылочки с водой мы приклеили этикетки с надписями «Давай это сделаем» и «Делай это!», а затем сфотографировали образующиеся при замерзании воды кристаллы льда. (См. фото 5.2.) Как и предполагалось, в воде, помеченной этикеткой «Давай это сделаем», образовывались кристаллы. По форме они были скорее миловидными, чем красивыми. С другой стороны, в воде с этикеткой «Делай это!» наблюдались только пугающие округлые образования. Требования и приказы не отличаются хорошим хадо. «Любовь» и «признательность» изменят мир Итак, вода реагирует на обращенные к детям слова. Это натолкнуло меня на мысль, что разная информация, связанная с любящими родителями, воздействует на воду по-разному. Написав на листочках бумаги слова различного содержания, мы «предъявили» их воде. В качестве «материнской информации» я выбрал слова «вкус маминой еды», «материнская опека», «невестка и теща», «пуповина», «счастливое семейство», «роды», «забота о детях» и «чувство безопасности». Почти во всех случаях при замерзании в воде образовывались чудесные кристаллы. Исключение составила вода, на которую воздействовали словами «невестка и теща». По-видимому, они несут в себе какую-то отрицательную информацию, потому что правильного кристалла не получилось. В качестве «отцовской информации» я выбрал слова «хобби отца», «игра в мяч с отцом», «семейная поездка», «наставления отца», «отцовский пример» и «центральный столп» (кормилец семьи). Во всех образцах воды, как и ожидалось, при замерзании наблюдались кристаллы.

разложение молекулы

Метод основан на разложении молекулы полихлорпинена с последующим определением иона хлора.[ …]

Разложение молекулы при поглощении света (радиации) на молекулы с меньшим числом атомов или на атомы, которые могут быть ионизированными. Напр., Ф. кислорода и азота в ионосфере при поглощении ультрафиолетовой радиации. Ф. происходит в ионосфере при поглощении гамма-лучей, рентгеновых лучей и наиболее коротковолновой ультрафиолетовой радиации. [ …]

Проведение анализа. После разложения молекулы ЦТМ удаляют серную кислоту и остаток растворяют в 2 мл 0,5 н. раствора соляной кислоты. Добавляют 2 мл 7,5% раствора триэтаноламина, 2 мл 20% раствора едкого натра и перемешивают. Затем прибавляют 0,5 г сульфита натрия для удаления кислорода, 2 капли 0,5% раствора желатины и перемешивают.[ …]

Принцип метода. Метод основан на разложении молекулы циклопентадиенилтрикарбонила марганца (ЦТМ) смесью концентрированных кислот (азотной и серной) с последующим колориметрическим определением ионов марганца.[ …]

Полученная цифра показывает, что для разложения молекулы воды на составные части — водород и кислород требуется космическая скорость. Ее не могут получить молекулы воды в штормовых волнах даже при сильном урагане с ветром около 200 км/ч. Необходима скорость примерно на два порядка выше.[ …]

Колориметрическое определение ионов марганца после разложения молекулы ЦТМ смесью концентрированных кислот — серной и азотной. [ …]

Предельная концентрация для рыб составляет 1700 мг/л [4]. Фотохимическое разложение молекулы наступает, однако, при прямом солнечном свете в присутствии кислорода, при этом образуются простые соединения циана или синильная кислота. Смертельная концентрация равна 0,3 мг/л CN, при исходной концентрации комплексного железистосинеродистого иона — 1,34 мг Iл [93].[ …]

Одним из важнейших компонентов атмосферы является озон 03. Его образование и разложение связаны с поглощением ультрафиолетовой радиации Солнца, которая губительна для живых организмов. Для образования озона необходимы свободные атомы кислорода, которые возникают при разложении молекул 02 под воздействием квантов излучения в ультрафиолетовой области.[ …]

Почва является основным аккумулятором пестицидов, которые накапливаются в ней в результате адсорбции их молекул почвенными коллоидами. Чем выше доза внесения и устойчивее сам токсикант, тем длительнее он сохраняется и тем опаснее его последействие. Так, в Канаде и США были отмечены токсичные концентрации гербицидов в сахарной свекле, выращиваемой после обработанной ими кукурузы. Одновременно в почве протекают и процессы разложения молекул пестицидов, характер и скорость которых зависят от химической природы препаратов, а также от водно-физических характеристик и химического состояния почвы.[ …]

Далее мы рассмотрим функционирование центров фотосинтети-ческих реакций (рис. 3) и проследим судьбу протонов и электронов, образующихся в результате разложения молекул воды [ …]

Водород — признанное топливо будущего. Ведь все известные преобразователи энергии волн в электроэнергию сложны и дороги. Ничего подобного раньше, как будто, никто не наблюдал. А может быть, это «красный прилив» — так называется редкое явление, когда волны окрашиваются в красный цвет благодаря большому количеству в воде особых планктонных организмов.[ …]

Существует гипотеза неорганического происхождения свободного кислорода в атмосфере Земли. Согласно этой гипотезе, существование в верхних слоях атмосферы процесса разложения молекул воды на водород и кислород под действием жестких космических излучений должно иметь следствием постепенную утечку легкого, подвижного водорода в космическое пространство и накопление в атмосфере свободного кислорода, что без всякого участия жизни должно восстановительную первичную атмосферу планеты превратить в окислительную. По расчетам, этот процесс мог за 1-1,2 млрд. лет создать на Земле окислительную атмосферу. Но он неизбежно идет и на других планетах Солнечной системы, причем в течение всего времени их существования, а это примерно 4,5 млрд. лет. Тем не менее ни на одной планете нашей системы, кроме Земли и, с несравненно меньшим содержанием кислорода, Марса, практически нет свободного кислорода и до сих пор их’атмосферы сохраняют восстановительные свойства. Очевидно, и на Земле этот процесс мог повысить содержание окислов углерода и азота в атмосфере, но не настолько, чтобы сделать ее окислительной. Так что наиболее правдоподобной остается гипотеза, связывающая наличие на Земле свободного кислорода с деятельностью фотосинтезирующих организмов.[ …]

Определение хлористого метилена проводят методом сжигания паров его в кварцевой трубке или спиртового раствора в лампочке, а также в приборе Института имени Эрисмана. При этом происходит полное разложение молекулы и определение проводят по иону хлора. [ …]

Гидрокрекинг во многом сходен с каталитическим крекингом, но отличается от него высоким давлением и присутствием водорода, тормозящего образование оле-финов. Он происходит со значительной деструкцией (разложением молекул сырья), позволяющей получать из более тяжелых углеводородов более легкие. Гидрокрекинг — одно- или двухступенчатый процесс с неподвижным или движущимся слоем катализатора. Процесс проходит в среде водорода при избыточном давлении 3-15 МПа и температуре на первой ступени до 420 °С и на второй до 450 “С. Расход водорода составляет до 4% на исходное сырье.[ …]

Груне (Gruñe) и Элиассен (ЕHassen) [7] в результате многочисленных опытов доказали, что радиоактивность 10 мк/л, вызываемая изотопом фосфора F32, не оказывает какого-либо значительного влияния на биохимические процессы разложения молекулы. Руххофт (Ruchhoft) [8] на основании лабораторных исследований доказал, что 1,4 гамма-плутония в литре сточной воды после 23-часовой обработки активным илом абсорбируется последним на 96%. Для извлечения из очищенной воды суспензированных мелких хлопьев ила необходима окончательная очистка сточной воды на песчаных фильтрах. Подобным образом Штрауб [1 ] произвел обогащение радиоактивного йода (J131) на 90%, применяя аэротенки с 24—48-часовой продолжительностью аэрации. Кроме того, он снизил на 60% радиоактивность концентрата, полученного на установке выпаривания и представляющего собой смесь различных радиоизотопов, путем 48-часового перемешивания с отстоявшимся активным илом. В этом отношении необходимо упомянуть о биологических фильтрах, в которых, однако, образование ила происходит меньше, чем в аэротенках. На опытном биологическом фильтре удалось добиться понижения радиоактивности плутония в искусственно составленной воде на 75 %. Изотоп йода J131 на биологических фильтрах может быть уловлен по крайней мере на 85%.[ …]

При совместном использовании озонирования и ультразвука повышается эффективность очистки по ХПК, а также усиливается бактерицидный эффект. Ультразвуковая обработка воды позволяет снизить на 70—90% количество требуемого для дезинфекции озона. Механизм взаимодействия между озоном и ультразвуком, порождающий явления синергизма, довольно сложен, и не все еще в нем понятно. Предполагается, что распространение интенсивных ультразвуковых волн в воде вызывает явление кавитации, которая значительно повышает степень разложения молекул окислителя, стимулируя образование свободных радикалов. Кроме того, вследствие возникновения микротурбулентности, сопровождающей ультразвуковое излучение, ускоряется переход озона из газовой фазы в растворенное состояние.[ …]

Вейслер [126], Линдстром [50] и Эльпинер [19] обобщили данные о химических эффектах при ультразвуковой кавитации и нашли, что они подобны явлениям радиационной химии. При очень низких интенсивностях ультразвука, когда нет кавитации, нет и химических изменений. Однако при критической интенсивности ультразвука, т. е. при зарождении кавитационных пузырьков, образуется Н2О2, причем выход Н202 пропорционален содержанию растворенного кислорода в жидкости и интенсивности кавитации. БеЗО в 1,1 н. Н2304 в процессе ультразвуковой кавитации происходит окисление двухвалентных ионов железа в трехвалентные. Реакция окисления облегчается в присутствии кислорода, ослабляется при наличии водорода и полностью исключается при наличии гелия в растворе. Измеряя внутреннее трение, Джин и Мессино [30] показали, что образцы тантала при выдержке в воде в условиях ультразвуковой кавитации поглощают атомы водорода, выделившиеся, по-видимому, при разложении молекул воды. Эти химические эффекты кавитации наблюдаются не только при ультразвуковой кавитации, но также в гидродинамических трубах и в гидравлических установках [19, 39].[ …]

Способ очистки воды

 

Использование: для очистки природных и сточных вод. Сущность изобретения: способ реализуют путем предварительного получения коагулянта воздействием ультразвуковых колебаний на отходы металлов или других материалов в воде с последующим концентрированием коагулянта и введением его в очищаемую воду. 1 ил. 2 табл.

Изобретение относится к технологии очистки природных и сточных вод и может быть использовано в народном хозяйстве для очистки поверхностных и подземных вод до качеств технической или питьевой воды, а также для очистки промышленных сточных вод загрязненных солями тяжелых металлов и другими вредными для окружающей среды веществами.

Известен электрокоагуляционный способ очистки сточных вод (Макаров В.М. Беличко Ю.П. и др. Рациональное использование и очистка воды на машиностроительных предприятиях. М. Машиностроение, 1988, с.159-170), заключающийся в том, что в сточную воду, содержащую примеси тяжелых металлов, добавляют хлорид натрия и пропускают через нее электрический ток между железными электродами. В результате электролиза происходит образование гидроксидов железа, которые сорбируют примеси тяжелых металлов. Скоагулированный осадок отделяют от воды.

Недостатками электрокоагуляционного способа очистки являются значительный расход листового железа, пассивация электродов и значительное потребление электроэнергии на единицу объема очищаемой жидкости.

Наиболее близким к изобретению является способ очистки сточных вод от шестивалентного хрома, включающий получение коагулянта электролитическим растворением железа в растворе, содержащим хлорид натрия, концентрирование коагулянта и смешивание его с очищаемой водой, при этом электролитическое растворение железа проводят при плотности тока 0,75-1,25 А/см² и концентрации хлорида натрия 1,0-3,0% коагулянт концентрируют ультрафильтрацией и отделяют от хлорида натрия дифильтрацией.

Недостатками данного способа являются: значительный расход листового железа; отделение из раствора хлорида натрия требует дорогостоящего оборудования для ультрафильтрации и дифильтрации; пассивация электродов; значительное потребление электроэнергии на единицу объема очищаемой жидкости.

Цель изобретения улучшение качества очистки при небольших расходах железа и энергии на единицу объема очищаемой жидкости.

Цель достигается тем, что способ очистки сточных вод, включающий получение вещества разложением алюминия, железа или других материалов, концентрирование вещества и смешивание его с очищаемой водой, разложение железа, алюминия и других, проводят при воздействии ультразвука на отходы материалов в жидкости.

Разложение железа, алюминия и других материалов в воде при воздействии ультразвука на отходы названных металлов в жидкости получают диспергированное вещество, которое при смешивании его с очищаемой водой коагулирует и сорбирует находящиеся в ней загрязнения, не растворяясь и не привнося в жидкость дополнительно загрязняющих веществ в виде растворимых солей.

Жидкость, обработанную полученным веществом, можно подвергнуть электрохимической обработке с целью укрупнения образующихся флокул, усиление сорбционных процессов и окислительно-восстановительных реакций.

Вещество получают из отходов, образующихся в процессе металлообработки, и как правило, это мелкая стружка или сколотые частицы металла после фрезерования и других аналогичных операций. Стружку, предварительно отмытую от масел и другой грязи, загружают в закрытую емкость и заливают чистой, желательно предварительно обессоленной водой. В емкость через магнитострикционные преобразователи подаются ультразвуковые колебания от генератора с частотой от 22 до 1000 кГц и мощностью 3-4 кВт. Мощность может быть и выше, что ускорит процесс образования вещества, но в этом случае необходимы специальные мероприятия по защите корпуса емкости от разрушения.

Под воздействием энергии ультразвука в воде возникают кавитационные процессы. Ультразвуковые колебания, обладая значительной сконцентрированной и сфокусированной энергией, вызывают в воде «микровзрывы», разрушающие стружку. Через 3 мин жидкость приобретет темно-коричневый окрас из-за наличия в ней большого количества диспергированных нерастворимых частичек. Через 15 мин обработки часть жидкости выводят из емкости, а в емкость доливают свежей воды.

Размер, количество и процентное содержание частиц в 1 см³, полученных при частоте колебаний 24 кГц, приведены в табл.1. Частицы состоят из мелкодиспергированного металла, его оксидов, гидридов, карбонатов и др. основная фракция которых имеет форму неправильного круга. Частицы из железных отходов обладают ярко выраженными ферритовыми свойствами, что позволяет значительно упростить их сбор, концентрацию и удаление из обрабатываемых сточных или природных вод вместе с сорбированными на них загрязнениями с помощью магнитных сепараторов. Размер и количество частиц регулируются частотой ультразвуковых колебаний. Дисперсность их увеличивается с увеличением частоты колебаний.

Обработка загрязненных природных и производственных сточных вод веществом, полученным из отходов металлообработки, с помощью ультразвукового воздействия на них показана на чертеже.

В реактор 1 загружают отмытую от грязи и масел стружку и заливают его свежей и желательно обессоленной водой. Под воздействием ультразвуковой энергии, подаваемой в реактор по волноводам от генератора 2, образуется вещество в виде мелкодиспергированных частичек металла микронных размеров, обладающих высокоразвитой поверхностью. Отделение коагулянта от жидкости и возврат последней в емкость 1 осуществляется с помощью сепаратора 3. Для веществ, обладающих ферритовыми свойствами, используется малогабаритный сепаратор. Приготовление вещества требуемой концентрации (как правило, 10%) осуществляется в растворно-расходной емкости 4, откуда дозируется с помощью насоса-дозатора 5 в смеситель 6, в котором происходит перемешивание и 1-3-минутный контакт вещества с обрабатываемой загрязненной жидкостью. Дозирование вещества осуществляется автоматически с регулированием подачи в зависимости от концентрации загрязнений в обрабатываемой жидкости. В смесителе 6 происходят физико-химические процессы, сходные с процессами при гальванокоагуляции, т. е. образуются различные оксидные формы соединений железа и других металлов, обеспечивающие высокую эффективность для очистки природных и сточных вод нефтепродуктов, органических веществ и ионов тяжелых металлов. При этом частицы, полученные в реакторе 1, имеют намного большую активность и большую площадь поверхности соприкосновения с обрабатываемой жидкостью по сравнению с железным скрапом, используемом в гальванокоагуляторах. Из смесителя обрабатываемая жидкость под остаточным напором подается в устройство очистки 7 (авт. св. СССР N 1127847), где подвергается электрофлотокоагуляционной очистки и глубокому осветлению от взвешенных веществ. В процессе электрофлотокоагуляционной обработки происходит из частичек в результате их «слипания» образование флокул со значительной сорбирующей поверхностью, образование дополнительного количества гидроксидов железа и других тяжелых металлов, присутствующих в обрабатываемой жидкости, выделение в результате электролиза жидкости пузырьков кислорода и водорода, продолжение и усилие электрохимических реакций, в том числе и по восстановлению шестивалентного хрома.

Образование флокул из вещества и гидроксидов металлов с развитыми сорбционными поверхностями способствует доочистке обрабатываемой жидкости от нефтепродуктов, СПАВ, органических веществ и т. д. При этом наблюдается снижение концентрации в обрабатываемой жидкости солей жесткости Са⁺⁺ и М⁺⁺, сульфатов и хлоридов, что в целом на 20-50% снижает общее солесодержание в воде. Таким образом, уменьшается количество солей, привносимое в промывные воды, в технологическом процессе, что позволяет создать водооборотные циклы. В электрокоагуляционной зоне устройства 7 очистки продолжаются электрохимические реакции, начатые в смесителе 6, и их интенсификация под воздействием электрической энергии, подаваемой от источника постоянного тока, выпрямителя 8.

Выделяющиеся в процессе электролиза водород и кислород способствуют прохождению восстановительных и, что особенно важно, окислительных процессов, а также флотируют оксиды и гидроксиды металлов с сорбированными на них загрязнениями на поверхность зеркала воды устройства 7 очистки, откуда они в виде пеноконденсата поступают на обезвоживание на вакуум-фильтр 9 или фильтр-пресс и далее на утилизацию. Очищенная жидкость подвергается в устройстве 7 глубокому осветлению от взвешенных веществ в трубчатых отстойниках и фильтрах, после чего возвращается на нужды производства для повторного использования.

В некоторых случаях для очистки сточных и природных вод, содержащих загрязнения, легко удаляемые только с помощью вещества, интенсификация очистки с помощью электрофлотокоагуляции не требуется (например, при очистке промывных вод, содержащих только соединения шестивалентного хрома). При этом используется устройство для очистки (авт.св. N 1535580) или сразу после смесителя 6 устанавливается магнитный сепаратор 3.

П р и м е р. В емкость из нержавеющей стали засыпается 1 кг металлической стружки (низкоуглеродистое железо, чугун, медь, алюминий и др.). Получение вещества из низкоуглеродистого железа и его воздействие на обрабатываемую жидкость, загрязненную ионами тяжелых металлов, СПАВ, органикой, нефтепродуктами осуществляется следующим образом. Емкость, загруженная железом заливается чистой водой. Водная среда через магнитострикционные устройства подвергается ультразвуковому воздействию с частотой 24 кГц, мощностью 300 Вт. Через 15 мин обработки жидкость сливают в стеклянный сосуд, который помещается в постоянное магнитное поле (в качестве магнитного сепаратора). В процессе воздействия ультразвуковой энергии на стружку происходит ее разложение с образованием мелкодиспергированных частиц, обладающих ферритовыми свойствами. Частицы в виде плотного осадка под воздействием магнитного поля концентрируются на дне сосуда, вода становится прозрачной и ее переливают в другой сосуд, засыпанный металлической стружкой и повторяют процесс получения вещества. Затем полученное вещество с концентрацией 159 мг/л дозируют в модельный раствор, содержащий ионы металлов, СПАВ, масла, органические вещества, кислоты и щелочи, исходя из соотношения на 1 г тяжелых металлов 2,5 г коагулянта. После 3-минутного перемешивания коагулянта с модельным раствором производят (при необходимости) корректировку рН до величин нейтральной среды и часть жидкости фильтруют. Отфильтрованная жидкость подвергается анализам, усредненные результаты которых приведены в табл.1.

Другую часть жидкости подвергают электрокоагуляционной обработке в течение 3 мин, затем также фильтруют и сдают на анализы, данные которых приведены в табл.2.

Таким образом, способ очистки природных и сточных вод веществом, полученным в процессе ультразвукового воздействия на отходы железа и других материалов, не привносит в очищаемую жидкость дополнительных растворимых веществ, эффективно очищает жидкости от загрязнений, что позволяет вернуть их на нужды производства, обладает низким потреблением электроэнергии и позволяет создать комплексы очистки, занимающие небольшие производственные площади. Шлам, полученный в процессе очистки жидкостей, легко утилизируется.

Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ, включающий получение коагулянта, его концентрирование и смешивание с очищаемой водой, отличающийся тем, что коагулянт получают ультразвуковым диспергированием отходов металлообработки в воде.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

Ультразвуковая гомогенизация и диспергирование

Каталог продукции

• Научное и контрольно-аналитическое оборудование
  • Анализаторы частиц в воздухе и газах
    • Анализаторы микрочастиц в воздухе
      • AQ Guard
      • Fidas Frog
      • Mas-Q-Check
      • Y09-3056C
      • Y09-3106C
      • Y09-316C
      • Fidas 200
      • Fidas Fly
      • DustView II
    • Анализаторы наночастиц в воздухе
      • U-SMPS 2050/2100/2200
      • ENVI-CPC 200
      • Charme
      • UF-CPC
      • DEMC — Классификатор электрической подвижности
      • U-RANGE
      • PMP-CPC 100
    • Аэрозольные спектрометры
      • Welas Digital
      • Promo — Аэрозольный спектрометр
      • Inas
  • Магнитные свойства
    • Другие приборы для магнитных измерений
      • Магнитный сканер MAGNETOSCAN
      • Цифровой флюксметр
      • Электромагнит LEP/100-4S
    • Магнитотвёрдые материалы
      • Веберметр Digital Flux
      • Гистерезисограф AMH-500
      • Кольца Гельмгольца
      • Трехосевые кольца Гельмгольца
    • Немагнитные материалы
      • Пермеаметр PFMM для немагнитных материалов
    • Цементированные карбиды
      • Магнитометр AMH-5800
    • Магнитомягкие материалы
      • Коэрцитиметр CR/03
      • Пермеаметры AMH постоянного и переменного тока.
      • Пермеаметры AMH постоянного тока
  • Молекулярная спектрометрия
    • PTR-TOF-MS
      • Vocus PTR-TOF
    • Ближнепольная спектроскопия
      • NFS-210/310 Наноспектрометр ближнего поля
      • NFS-220/320 Наноспектрометр с дополнительной оптикой
      • NFS-220FT/320FT Наноспектрометр с ИК-Фурье спектрометром
      • NFS-230/330 Наноспектрометр со спектрофлуориметром
    • ИК-микроскопы
      • IRT-1000 ИК-микроскоп для кюветного отделения ИК-Фурье спектрометров
      • IRT-5100 Исследовательский ИК-микроскоп с DLATGS детектором
      • IRT-5200 Исследовательский ИК-микроскоп с MCT детектором
      • IRT-7100 Исследовательский автоматический ИК-микроскоп с МСТ детектором
      • IRT-7200 Исследовательский автоматический ИК-микроскоп с 2-мя детекторами
    • ИК-Фурье спектрометры
      • Комплектующие и аксессуары для ИК-Фурье спектрометрии (FTIR)
      • Серия FT/IR-4000
      • Серия FT/IR-6000
      • Серия VIR
    • КР-спектроскопия (Раман)
      • NRS-4500 КР-спектрометр
      • NRS-5500 КР-микроспектрометр высокого разрешения
      • NRS-5600 КР-микроспектрометр высокого разрешения
      • NRS-7500 КР-микроспектрометр высокого разрешения
      • NRS-7600 КР-микроспектрометр высокого разрешения
      • RFT-6000 КР-спектрометр с Фурье-преобразованием
      • RMP-510 Компактный КР-спектрометр с лазером 532 нм
      • RMP-520 Компактный КР-спектрометр с лазером 785 нм
      • RMP-530 Компактный КР-спектрометр с лазером 1064 нм
    • Круговой дихроизм
      • FVS-6000 Спектрометр колебательного кругового дихроизма
      • J-1100 Спектрометр кругового дихроизма
      • J-1500 Исследовательский спектрометр кругового дихроизма
      • J-1700 Исследовательский спектрометр кругового дихроизма
    • Определение растворимости
      • DT-810 Тестер растворимости фармпрепаратов
    • Поляриметрия
      • P-2000 Поляриметр
    • Спектрофлуориметрия
      • FP-8200
      • FP-8250
      • FP-8300
      • FP-8350
      • FP-8500
      • FP-8550
      • FP-8600
      • FP-8650
      • FP-8700
    • Спектрофлуориметры с разрешением по времени и счетом фотонов
      • ChronosBH. Спектрофлуориметр с время-коррелированным счётом фотонов.
      • ChronosDFD. Спектрофлуориметр для быстрых измерений времени жизни флуоресценции.
      • K2. Многочастотный кросс-корреляционный фазово-модуляционный флуорометр.
      • PC1. Спектрофлуориметр с режимом счёта фотонов.
    • Спектрофлуорополяриметрия
      • CPL-300 Спектрофлуорополяриметр
    • Спектрофотометрия
      • MSV-5100 Микроспектрофотометр 200-900 нм
      • MSV-5200 Микроспектрофотометр 200-2700 нм с PbS-детектором
      • MSV-5300 Микроспектрофотометр 200-1700 нм с InGaAs-детектором
      • V-7100 Исследовательский спектрофотометр высокого разрешения
      • V-7200 Спектрофотометр высокого разрешения с широким диапазоном длин волн
      • V-730 Спектрофотометр двухлучевой
      • V-7300 Спектрофотометр высокого разрешения с InGaAs детектором
      • V-750 Спектрофотометр высокого разрешения
      • V-760 Спектрофотометр с двойным монохроматором
      • V-770 Спектрофотометр с широким волновым диапазоном
      • V-780 Спектрофотометр с двумя дифракционными решетками
    • Флуоресцентные микроскопы
      • Alba. Лазерный сканирующий микроскоп.
      • PL1. Фотолюминесцентный микроскоп для исследования материалов.
      • Q2. Лазерный сканирующий наноскоп для флуоресцентной корреляционной спектроскопии.
    • ЭПР спектроскопия
      • EPR100
      • EPR200-Plus
      • EPR200M
  • Молекулярные масса и размер. Дзета-потенциал
    • MALS детекторы
      • Calypso II
      • DAWN. Анализатор молекулярной массы в самом широком диапазоне.
      • miniDAWN. Анализатор молекулярной массы в широком диапазоне.
      • microDAWN. Анализатор молекулярной массы для работы с ВЭЖХ.
    • Анализаторы динамического рассеяния света
      • DynaPro NanoStar. Анализатор молекулярной массы и размера в широком диапазоне.
      • DynaPro Plate Reader III. Планшетный ридер для анализа молекулярной массы и размера.
      • Mobius. Анализатор размера наночастиц и ζ-потенциала.
    • Вискозиметры капиллярные дифференциальные
      • ViscoStar
      • microViscoStar
    • Рефрактометры
      • Optilab
      • microOptilab
  • Поверхностные свойства
    • Адгезия (отрыв)
      • Многоугловой адгезиметр VPA – 2S/3S
    • Оптические тензиометры
      • Theta Flex
      • Theta Flow
      • Theta High Pressure
      • Theta Lite
      • Theta Pico
      • Theta Pulsating Drop
      • Theta Topography
    • Поверхностное натяжение (Вильгельми)
      • Автоматический тензиометр DyneMaster DY-300
    • Силовые тензиометры
      • Sigma 700/701
      • Sigma 702
      • Sigma 702ET
      • Sigma 703D
      • Sigma CMC
    • Метод Ленгмюра — Блоджетт
      • Microtrough
  • Полимеры
    • Получение нитей
      • Xplore CU устройство для растяжения волокна
      • Xplore DWL устройство для намотки волокна
      • Xplore FL устройство намотки и растяжения волокна
      • Xplore LFL устройство намотки и растяжения волокна из лигнина
    • Получение плёнок
      • Xplore CB pro Конвейерная лента
      • Xplore CFL 35 устройство изготовления пленок шириной 35 мм
      • Xplore CFL 65 устройство изготовления пленок шириной 65 мм
      • Xplore CPFL yстройство изготовления пленок
    • Формование образцов
      • Xplore IM 12 формовочная машина на 12 мл.
      • Xplore IM 5.5 формовочная машина на 5.5 мл
    • Экструдеры
      • Xplore MC 15 HT микросмеситель на 15 мл
      • Xplore MC 15 микросмеситель на 15 мл
      • Xplore MC 40 микросмеситель на 40 мл
      • Xplore MC 5 микросмеситель на 5 мл
      • Xplore PME фармацевтический экструдер на 2 — 5 мл.
    • Электроспинниг лабораторный
      • NANON-01A
      • NF-103
      • SNAN-01A
  • Реология
    • Вискозиметры ротационные
      • B-ONE PLUS
      • FIRST PLUS
      • PORTABLE B-ONE TOUCH
      • PORTABLE RM 100
      • RM 100 i
      • RM 100 L
      • RM 100 PLUS
      • RM 100 PLUS CP 2000
      • RM 200 PLUS
      • RM 200 PLUS CP 4000
      • TX 700
    • Порошковые реометры
      • FT4
      • Uniaxial Powder Tester
    • Вискозиметрические термостаты
      • Вискозиметрические термостаты
  • Свойства порошков и пористых структур
    • Пикнометры
      • Densi 100
      • AccuPyc II 1345
      • GeoPyc 1365
    • Удельная поверхность и пористость
      • TOP 200
      • QUICK 200
      • Tristar II Plus
      • ASAP 2020M Plus
      • ASAP 2460
      • ASAP 2425
      • Gemini VII 2390
      • 3Flex 3500
    • Хемосорбция
      • AMI-300
      • AMI-300 Lite
      • AMI-300 RHP
      • ASAP 2020C Plus
      • AutoChem 2950 HP
      • AutoChem II 2920
      • ChemiSorb 2720 and 2750
      • FR and MR
      • ICCS Catalyst Characterization
    • Размер частиц
      • Bettersizer S3 Plus
      • Bettersizer 2600
      • Bettersizer ST
      • PowderPro A1
      • WLP-216
      • MICSAS ll
      • SediGraph lll Plus 5125
    • Ртутные порозиметры
      • AutoPore V
    • Газовая сорбция под давлением
      • HPVA
      • SAA
    • Подготовка проб — дегазация
      • Prep J4
      • Smart VacPrep
      • VacPrep
  • Счётчики частиц в жидкой среде
    • Лазерные анализаторы отдельных частиц
      • AccuSizer
    • Флуоресценция частиц
      • Quanta
  • Хроматография и экстракция
    • ВЭЖХ
      • Аналитический хроматограф на сверхкритических флюидах LC 2080 SFC
      • Препаративный хроматограф на сверхкритических флюидах LC 2088 SFC
      • Серия LC-4000
    • Экстракция сверхкритическими флюидами
      • Системы экстракции на сверхкритических флюидах
  • Элементный анализ
    • ICP-MS. Масс-спектрометры ИСП.
      • SUPEC 7000
    • ICP-OES. Спектрометры ИСП.
      • EXPEC-6000
      • EXPEC-6500
    • XRF. Спектрометры РФА.
      • Appolo
      • Genius IF
      • Nova EDXRF
      • P-Metrix
      • S-Mobile
      • Vega
      • X-Calibur
      • X-Cite
      • X-RoHS
    • Пламенные фотометры
      • BWB-XP
      • FP-50
    • Искровые эмиссионные спектрометры
      • Оптический эмиссионный спектрометр M4000
      • Оптический эмиссионный спектрометр M5000
  • Системы для тестирование фильтров
    • Системы тестирования фильтров
      • CCB камера калибровки биоаэрозолей
      • CIF — Установка тестирования фильтров
      • DFP — Установка тестирования фильтров
      • GVT — Установка тестирования фильтров
      • HMT — Установка тестирования фильтров
      • TVE — Установка тестирования фильтров
    • Системы тестирования фильтрующих материалов
      • MFP
      • MFP Nano — Система тестирования фильтрующих наноматериалов
      • MMTC
      • PMFT 1000
      • RFT 11057
    • Генераторы аэрозолей из твердых частиц
      • AGK — Генератор био-аэрозолей
      • BEG — Генератор аэрозолей
      • DNP — Генератор аэрозолей из сажи
      • DSP — Генератор тестовых аэрозолей типа сажи
      • LSPG — Генератор аэрозолей из KCl и других солей
      • RBG — Генератор аэрозолей
    • Генераторы аэрозолей из частиц жидкости
      • PAG 1000 Генератор аэрозолей
      • PLG — Генератор масляных аэрозолей
      • MAG — Генераторы аэрозолей
      • AGF — Распылитель жидкости
      • UGF — Генератор аэрозолей с регулируемой концентрацией
      • RAS — Генератор аэрозолей с распределителем
    • Системы разбавления
      • DC — Система разбавления
      • KHG — Система разбавления
      • LDD — Система разбавления
      • PMPD — Система разбавления
      • VDD — Система разбавления
      • VKL — Система разбавления
• Дополнительное оборудование, пробоподготовка
  • Диспергирование
    • Эмульгирование и гомогенизация
      • DeBEE 2000
      • Micro DeBEE 45
      • Mini DeBEE 30/45
      • Nano DeBEE 45
  • Очистка воды
    • Получение воды тип 1
      • Lab-Q Ultra
    • Получение воды тип 2
      • Lab-Q Smart
    • Получение воды тип 3
      • Water Maker
  • Очистка кислот
    • Тефлоновые системы перегонки
      • DST-1000
      • DST-4000
  • Пробоподготовка
    • Измельчение
      • Вибрационная дисковая мельница EQR-200
      • Шаровая мельница EQM-402
    • Ультразвуковая гомогенизация и диспергирование
      • VC 505
      • VCX 130
      • VCX 130 PB
      • VCX 500/750
    • Прессование
      • MP150 ручной пресс на 15 тонн
      • MP250 ручной пресс на 25 тонн
      • MP25M моторизованный пресс на 25 тонн
      • MP5M моторизованный пресс на 5 тонн
      • Пресс-формы
      • Система обработки металлических образцов multiEQP-100
    • Кислотное разложение в блоках
      • Графитовый блок для кислотного разложения
      • Нагревательная плита
    • Микроволновая пробоподготовка
      • MDA-1 система микроволнового разложения
      • MDA-2 система микроволнового разложения
  • Термостатирование
    • Рециркуляционные кулеры
      • Рециркуляционные кулеры
    • Специальные термостаты
      • Бани для разморозки фракций крови
      • Гистологическая заморозка
      • Калибровочные бани
      • Колиформные бани
      • Охлаждающие бани 75 л
    • Циркуляционные термостаты
      • Термостаты нагревающие циркуляционные
      • Термостаты охлаждающие циркуляционные
      • Термостаты погружные
      • Термостаты универсальные цифровые
      • Термостаты-циркуляторы с открытой ванной
    • Чиллеры рециркуляционные
      • Высокомощные чиллеры
      • Настольные чиллеры
      • Чиллеры серии DuraChill
  • Чистые помещения
    • Ламинарный бокс
      • Clean Boy Basic Maxi
      • Clean Boy Basic Mini
      • Clean Boy Maxi
      • Clean Boy Mini
      • EFBS ламинарный бокс
      • EFBS-V ламинарный бокс
      • FBS ламинарный бокс
      • FBS-V ламинарный бокс
    • Ламинарный модуль
      • FMS SuSi ламинарный модуль
  • Кислотная очистка и обработка лабораторной посуды
    • Очистка сосудов для микроволнового разложения
      • VC Ultra
  • Сплавление
    • Системы индукционного сплавления
      • Системы индукционного сплавления F-серии
• Калибровочные стандарты, расходные материалы, комплектующие
  • Комплектующие и расходные материалы для AA, ICP, ICP-MS и XRF спектрометров
    • Комплектующие для AA спектрометров
      • AA. Комплектующие и расходные материалы Glass Expansion
      • Графитовые кюветы и конусы
    • Комплектующие для XRF спектрометров
    • Компоненты систем ввода пробы для ICP-MS
      • ICP-MS. Комплектующие и расходные материалы Precision Glassblowing
    • Компоненты систем ввода пробы для ICP-OES
      • ICP-OES. Комплектующие и расходные материалы Glass Expansion
      • ICP-OES. Комплектующие и расходные материалы Precision Glassblowing
  • Стандартные калибровочные образцы и материалы
    • Модификаторы матрицы
    • Стандартные калибровочные растворы
      • Калибровочные растворы для AA
      • Калибровочные растворы для ICP-OES
    • Твердые и порошковые калибровочные образцы
• Платформа взаимопомощи «Биржа решений»
• Технологическое оборудование
  • Лабораторные плавильные печи
    • Дуговая плавка
      • Arc 200
      • Arc 50
      • Печи под требования заказчика
      • Установка непрерывного литья заготовки
    • Индукционное плавление
      • Ind 1000 AM
      • Ind 500
      • Ind CC 10/20
      • Ind CC 100
      • Индукционная печь EQH-3. 0
  • Производство магнитов
    • Катушки для намагничивания
      • Exterior Radial Multipolar
      • Halbach Magnetization
      • Interior Radial Multipolar
      • SAT Multipolar
      • T-Mag Technology
      • Wound 2-Pole axial magnetization
      • Катушка жёсткого 2-х полюсного намагничивания
    • Намагничивающие устройства
      • iMag Master Plus Системы намагничивания
      • iMag Master Системы намагничивания
      • iMag Microcal Система намагничивания
      • iMag Micromag Системы намагничивания
  • Промышленные гомогенизаторы
    • Промышленные ультразвуковые гомогенизаторы
      • VCX 1500
      • VCX 1500 HV
      • VCX 2500
  • Сверхкритическая экстракция
    • Экстракция сверхкритическим СО2
      • Системы экстракции на сверхкритическом диоксиде углерода
  • Системы охлаждения
    • Проточные низкотемпературные кулеры
      • Низкотемпературные кулеры с погружным зондом
  • Системы получения аморфных металлов
    • Получение аморфной ленты
      • Система получения аморфной ленты
  • Системы получения металлических порошков
    • Газовые атомизаторы металлов
      • Газовые атомизаторы с плавлением электрода (EIGA)
      • Газовый атомизатор (VIGA)
    • Центробежные классификторы
      • Классификатор частиц с перчаточным боксом
  • Системы получения нановолокна
    • Электроспиннинг
      • EDEN
      • NF-500
      • NW-101
  • Плазменные ВЧ генераторы
    • Плазменные высокочастотные генераторы
      • Генераторы серии HR
      • Генераторы серии I
      • Генераторы серии IM
      • Генераторы серии L-01
      • Генераторы серии R-01
      • Дополнительные комплектующие
      • Низкочастотные трансформаторы
      • Подстроечные устройства
• Методическая поддержка, техническое обслуживание, инжиниринг
  • Инжиниринг
  • Методическая поддержка
  • Техническое обслуживание

Ультразвуковые гомогенизаторы Sonics&Materials. Inc — новое поколение современных ультразвуковых диспергаторов, предназначенных для гомогенизации и диспергирования органических и неорганических веществ объёмами от нескольких микролитров до нескольких литров.

Ультразвуковые гомогенизаторы Sonics&Materials.Inc могут применяться в широком спектре научных и прикладных задач в молекулярной биологии, микробиологии, нанотехнологии, химии, токсикологии, почвоведении. В частности, гомогенизаторы Sonics&Materials,Inc. используются в научно-исследовательских биологических лабораториях для мягкого разрушения клеток и клеточных структур, разрушения клеток крови и тромбоцитов, разделения протеинов и ДНК, приготовления липосом, очищения клеточного материала от вирусов и др. Для удобства и экономии пространства все приборы компании  Sonics&Materials.Inc имеют самую малую опорную поверхность в своем классе.

Компания  Sonics&Materials.Inc производит ультразвуковые гомогенизаторы, позволяющие обрабатывать объемы от 150 мкл до 200 л/час.

• Гомогенизаторы серии VCX 130 позволяют обрабатывать объемы от 150 мкл до 150 мл.
• Гомогенизаторы серии VC505/750,VCX500/750 обрабатывают объемы от 250 мкл до 1 л. К гомогенизаторам серии VCX500/750 идут дополнительно температурные зонды, которые позволяют пользователю контролировать температуру образца.
• Гомогенизаторы серии VCX 1500 обрабатывают объемы до 20 л.
• Гомогенизаторы серий VC 750 HV и VCX 1500 HV при использовании проточной ячейки обрабатывают до 200 л/ч.

Существует большой спектр дополнительных аксессуаров к ультразвуковым диспергаторам Sonics&Materials.Inc: зонды конические, ступенчатые со сменными наконечниками, усилители к зондам, позволяющие увеличивать амплитуду на 100%, многоэлементные зонды (на 2, 4, 8, 24, 96 элементов), охлаждающие ячейки, проточные ячейки, герметичные камеры, держатели для образцов и прочее. Зонды изготовлены из высокопрочного титанового сплава. При использовании проточной ячейки ультразвуковые диспергаторы могут обрабатывать объемы до 20 л со скоростью до 200 л/час.

Протокол лизиса клеток ультразвуком

Лизис клеток — это действие по разрушению клеточной мембраны для изучения специфических белков, нуклеиновых кислот и других молекул внутри клеток. Когда лизис клеток проходит успешно, неповрежденное содержимое клетки выходит через поврежденную клеточную мембрану. Затем это содержимое отделяют от смешанного образца и используют для дальнейшего изучения. Методы, используемые для разделения содержимого лизированных клеток, зависят от цели исследования. Тщательное исследование этих внутренних механизмов может выявить характер заболевания , улучшить наше понимание нормальной клеточной функции и выяснить биохимические пути и терапевтические мишени. Выделение белков отличается от разделения нуклеиновых кислот, и используемые реагенты сильно различаются. Есть несколько способов лизировать клеточную мембрану; к ним относятся механическое разрушение, гомогенизация жидкости, циклы замораживания / оттаивания, ручная сетка и использование моющих средств. Лизис клеток ультразвуком является примером механического разрушения, используемого для высвобождения содержимого клеток.

Что такое обработка ультразвуком и как она работает

Обработка ультразвуком — это процесс использования звуковой энергии выше 20 кГц (ультразвуковой), чтобы вызвать взрыв пузырьков воздуха в жидкости в процессе, называемом кавитацией. При лизисе клеток ультразвуком энергия, высвобождаемая при кавитации, воздействует на клеточную мембрану, и мембрана непоправимо повреждается . Это повреждение называется лизисом клетки, и клеточная мембрана больше не способна удерживать содержимое клетки; содержимое высвобождается в смешанный образец лизированных клеточных органелл, белков и нуклеиновых кислот. Обработка ультразвуком выполняется либо в водяная баня или ультразвуковой зонд . При использовании зонда важно убедиться, что размер зонда соответствует объему пробы. Как правило, метод зонда предпочтительнее для лизиса клеток, потому что легче держать образец на льду во время процесса. Это важно, потому что тепла , генерируемого вибрацией , достаточно для денатурации белков, если их не контролировать. Еще один полезный совет — применять звуковые волны короткими импульсами, чтобы предотвратить перегрев. Лизис клеток ультразвуком можно усилить, поместив клетки в гипотонический буфер до обработки ультразвуком. Гипотонический буфер заставляет воду проникать через клеточную мембрану в клетку, что вызывает их набухание и облегчает их разрыв при воздействии ударных волн. Важно отметить, что обработка ультразвуком сдвигает хромосомы , поэтому она не подходит для исследований нуклеиновых кислот. В этих случаях может быть более подходящим один из других методов лизиса клеток, перечисленных выше.

Протокол лизиса клеток ультразвуком

1. Получите обогащенный образец клеток с помощью метода разделения клеток.
2. Убедитесь, что ваши клетки находятся в объеме лизирующего буфера , который соответствует вашей экспериментальной цели и зонду для обработки ультразвуком. Гипотонические буферы могут использоваться для усиления лизиса клеток ультразвуком, но убедитесь, что любые добавки и концентрация соли подходят для сохранения естественного состояния содержимого клетки.
3. Поместите ультразвуковой зонд в объем образца в микроцентрифужной пробирке и обработать ультразвуком в течение 10 секунд. Этот процесс можно повторить еще один или два раза в зависимости от вязкости образца и эмпирических знаний о количестве ультразвука, необходимого для типа образца. Держите образец на льду , чтобы убедиться, что образец не перегревается из-за вибраций, создаваемых процессом обработки ультразвуком.
4. Центрифугируйте образец для осаждения остатков, таких как нелизированные клетки, ядра и нелизированные органеллы, или используйте другой метод, например экстракцию белка, для получения обогащенного образца мишени. Биомагнитное разделение — это эффективный способ захвата целевого белка и удаления мусора из образца. Создаются магнитные шарики, имеющие поверхностные белки, которые связываются с белком-мишенью; комплекс улавливается и удерживается стеллажом магнитной сепарации, в то время как буфер заменяется и загрязнения удаляются.
5. Храните окончательный образец при соответствующей температуре , чтобы обеспечить его жизнеспособность для дальнейших исследований

 

Ультразвуковая обработка для очистки белков

Обработка ультразвуком часто используется для разрушения открытых клеток и высвобождения их содержимого для дальнейшей очистки интересующего белка из лизата. Как правило, перед обработкой ультразвуком выращивают клетки, содержащие плазмиду интересующего белка. Плазмида, скорее всего, будет кодировать белок и что-то вроде его метки, что позволит провести его очистку. После обработки ультразвуком лизат проходит этапы очистки. Эти шаги могут включать в себя Ni-колонку для связывания белка с гистидиновой меткой из раствора. Затем другие этапы промывки для удаления неспецифически связанных белков. Вы можете узнать больше о протоколах и важности очистки белка в наших статьях: система очистки белка и экспрессия и очистка белка. Очистка белков является важным первым шагом во многих экспериментах в области биохимии и молекулярной биологии. Можно изучить, с какими другими белками связывается интересующий вас белок, структуру белка, скорость фермента и многое другое.

Новости по теме

• Типы антигена
• Прямой и непрямой протокол Elisa
  
• Встретьтесь с Сепмагом в AACC в Атланте

 

Луис М. Мартинес, главный научный сотрудник SEPMAG

Основатель SEPMAG, Луис имеет докторскую степень в области магнитных материалов UAB. Он проводил исследования в немецких и испанских академических учреждениях. Работая в компаниях в Ирландии, США и Испании, он имеет более чем 20-летний опыт применения магнитных материалов и датчиков в промышленных продуктах и ​​процессах. Он подал несколько международных патентов в этой области и является соавтором более 20 научных работ, большинство из которых посвящено движению магнитных частиц.

Ультразвуковая ванна для пробоподготовки в фармацевтических исследованиях

Ультразвуковая ванна, соникатор и ультразвуковой очиститель — термины, описывающие оборудование, используемое на этапах подготовки проб в фармацевтических исследовательских проектах, направленных на проектирование и разработку лекарств. Поскольку термин «ультразвуковая очистка» связан с очисткой деталей, в этом посте мы будем использовать ультразвуковую ванну.

Подготовка проб определяется Международным союзом теоретической и прикладной химии (IUPAC) как процесс, используемый для преобразования аналитов в измеримую форму.

Например, в Подготовка проб фармацевтических лекарственных форм , «ультразвуковые устройства, также называемые ультразвуковой экстракцией, могут рассматриваться как методы уменьшения размера частиц и методы перемешивания. Благодаря своей способности диспергировать, смешивать и растворять образцы, он широко используется при пробоподготовке лекарственных форм».

В этом посте мы описываем

• Назначение соникаторов
• Как работает процесс
• Оборудование для ультразвуковой ванны
• Типовой цикл подготовки проб

Ультразвуковые ванны в качестве ультразвуковых

Как уже отмечалось, обработка ультразвуком является одним из процессов, используемых при подготовке проб для извлечения активного фармацевтического ингредиента (АФИ) из его носителя или наполнителя. , перед проведением тестов на однородность содержимого и эффективность.

Можно использовать другие методы достижения желаемых результатов. К ним относятся встряхивание, перемешивание, взбалтывание, измельчение, измельчение, смешивание и гомогенизация.

Некоторые из этих опций из-за особенностей их работы могут нагревать образцы, что может ухудшить API.

Ультразвуковая ванна, используемая в качестве устройства для обработки ультразвуком, может обеспечить быструю подготовку проб, избегая при этом химического разложения АФС из-за чрезмерного нагревания.

Как ультразвуковые ванны выполняют подготовку фармацевтических образцов

Ультразвук определяется как звук выше диапазона человеческого слуха (номинально 20 000 циклов в секунду или 20 кГц). В приложениях по подготовке проб он используется для создания высокочастотной энергии в жидкостях.

Одним из способов достижения этого является использование ультразвукового очистителя (используемого как ультразвуковая ванна), резервуар которого содержит воду и поверхностно-активное вещество.

При активации генераторы устройства возбуждают преобразователи, прикрепленные к дну резервуара, которые вибрируют на ультразвуковых частотах. Дно бака служит мембраной; его вибрация создает миллионы микроскопических вакуумных пузырьков в ультразвуковой ванне.

Когда пузырьки соприкасаются с предметами, погруженными в ванну, они взрываются с огромной силой. Это называется ультразвуковой кавитацией. В ультразвуке очистка применения эти имплозии разрыхляют и уносят загрязнения.

В ультразвуковых пробоподготовках энергия кавитации проходит через стенки стеклянных стаканов и колб, расположенных в резервуаре. Они содержат растворители и образцы для анализа. Теперь выступая в роли «ванны», растворитель воздействует на образцы, быстро диспергируя, перемешивая и растворяя.

Elmasonic S150

Оборудование для ультразвуковой ванны

Аппарат Elmasonic S150, поставляемый Tovatech, идеально подходит для методов USP, в которых для подготовки образцов используется ультразвуковая ванна.

Постоянно дает воспроизводимые результаты пробоподготовки в широком диапазоне применений, включая солюбилизацию, растворение, переваривание, диспергирование, эмульгирование, гомогенизацию и смешивание.

Эффективность S150 в качестве ультразвукового аппарата для пробоподготовки обусловлена ​​сочетанием

• Ультразвуковой частоты 37 кГц
• Средняя мощность ультразвука 300 Вт
• Относительно большая площадь поверхности (20 дюймов x 12 дюймов)
• но глубиной всего 4 дюйма.

Результатом является значительно более высокая мощность на единицу объема по сравнению с обычными моделями ультразвуковых очистителей. Это означает, что процесс обработки ультразвуком завершается до накопления тепла, что, как отмечалось ранее, является естественным результатом воздействия ультразвуковой энергии, которая может вызвать деградацию API.

Внимание:  

Простое уменьшение объема жидкости в более глубокой модели ультразвукового очистителя не даст того же результата. Эксплуатация оборудования с жидкостью значительно ниже линии заполнения может привести к повреждению ультразвукового генератора и резервуара.

Вместо этого Elma S150 специально настроен для оптимальной работы при глубине жидкости менее 4 дюймов.

Типовой цикл подготовки проб

• Подготовьте пробы в соответствии с установленными операционными процедурами и поместите их в колбы вместе с рекомендованным растворителем.
• Мерные колбы помещаются в корзину из нержавеющей стали S150, а колбы Эрленмейера вставляются в зажимы, прикрепленные к сетчатому дну корзины. Корзина, в свою очередь, помещается в раствор для обработки ультразвуком, состоящий из воды и усилителя ультразвука, например нескольких капель жидкости для мытья посуды. Колбы должны быть погружены лишь частично.
• Установите таймер для цикла обработки ультразвуком.
• Установленное время и оставшееся время отображаются на светодиодном дисплее.
• Включите устройство. Ультразвуковые преобразователи, питаемые от ультразвукового генератора, запускают кавитационное действие, производя миллионы мельчайших пузырьков в растворе ультразвуковой ванны.
• Ультразвуковые волны проникают сквозь стенки колб, вызывая кавитацию и в растворе колбы. Эти кавитационные пузырьки взрываются при контакте с образцами, вызывая их диспергирование и растворение.
• В конце временного цикла прибор выключается, и анализ пробы продолжается. Колбы должны быть тщательно очищены и проверены перед повторным использованием.

A Рекомендуемый этап предварительной подготовки пробы

Свежие растворы для обработки ультразвуком следует дегазировать перед началом подготовки пробы. Этот процесс удаляет захваченный воздух, который снижает эффективность кавитации.

Elmasonic S150 имеет функцию автоматической дегазации, которая выполняет процесс примерно за 10 минут. Обратите внимание, что ультразвуковые устройства без функции дегазации будут дегазировать при нормальной работе, но этот процесс может занять 10-15 минут или более в зависимости от количества используемого раствора.

Другой вариант: ультразвуковые рупоры в качестве мини-ультразвуковых ванн

Ультразвуковые рупоры, также называемые ультразвуковыми разрушителями клеток, работают по тому же принципу, что и Elma S150 для обработки больших партий.

В этом случае ванна заменяется узлом, состоящим из акрилового рукава, который надевается на чашеобразный рожок диаметром 2 или 3 дюйма.

Рупор прикреплен к преобразователю, который создает ультразвуковые колебания частотой 20 кГц. Хладагент, такой как холодная вода, может непрерывно циркулировать через акриловый рукав через нижний вход и верхний выход, чтобы избежать теплового повреждения образцов.

Прочтите нашу публикацию о мелкомасштабной дисперсии наночастиц для получения дополнительной информации о ультразвуковых рожках в качестве мини-ультразвуковых ванн.

Вкратце

Пробоподготовка является точной наукой для достижения точного количественного определения при проведении анализов лекарственных препаратов. Обработка ультразвуком с использованием ультразвуковой ванны или ультразвукового рожка является распространенным средством извлечения API из твердых матриц. Свяжитесь с учеными Tovatech, чтобы получить помощь в определении и использовании правильного оборудования ультразвуковой ванны для ваших анализов.

Дисперсия наночастиц | Ультразвуковая дисперсия

Дисперсия наночастиц | Ультразвуковая дисперсия | Qsonica

• • О Qsonica
  • Карьера

• Приложения

  • Дисперсия наночастиц
  • Расщепление хроматина/ДНК
  • Разрушение клеток/протеомика
  • Приложения каннабиса
  • Другие приложения

• Продукты

  • Соникаторы
  • Аксессуары для соникатора
  • Чиллеры
  • Ультразвуковые очистители
  • Атомайзеры
  • CoolRacks

• Ресурсы

  • Часто задаваемые вопросы
  • Главная Информация
  • Каталог и спецификации
  • Публикации и протоколы
  • Руководства
  • Гарантия
• Видео
• • Последние новости
  • Шоу и события

• Контакт

  • Контактная информация
  • Запрос квоты
  • Устранение неполадок и ремонт
• Авторизоваться
• Зарегистрироваться

Только внутренние заказы.
Для международных заказов, включая Канаду и Мексику, звоните по телефону 203.426.0101 или пишите по электронной почте [email protected]. В настоящее время мы можем принимать только онлайн-заказы с доставкой в ​​США.

Время выполнения заказа.
Системы Sonicator поставляются в течение 7-10 рабочих дней. Датчики, наконечники и общие аксессуары отправляются в течение 1-3 рабочих дней. Выбор метода экспресс-доставки не сокращает время выполнения, но ускоряет фактическое время доставки после того, как заказ покинет наш объект. Пожалуйста, свяжитесь со службой поддержки клиентов по телефону 203.426.0101, если вы хотите проверить запасы и получить более точную информацию о времени выполнения заказа. Спасибо.

Не облагаемые налогом продажи.
При доставке в Коннектикут и Нью-Йорк взимается налог с продаж. Если вы освобождены от налогов и не желаете платить налог с продаж, позвоните нам по телефону 203. 426.0101.

Дисперсия наночастиц

• Дом
• О
  • О Qsonica
  • Карьера
• Приложения
  • Дисперсия наночастиц
  • Расщепление хроматина/ДНК
  • Разрушение клеток/протеомика
  • Приложения каннабиса
  • Другие приложения
• Товары
  • Соникаторы
    • Q700
    • Q500
    • Q125
    • Q55
    • Q2000
    • Q2500
    • Q800R
  • 903:30 Аксессуары для соникатора
    • Для Q700
    • Для Q500
    • Для Q125
    • Для Q55
    • Для Q2000
    • Для Q800
    • Для снятых с производства моделей
  • Чиллеры
  • Ультразвуковые очистители
  • Атомайзеры
  • CoolRacks
• 903:30 Ресурсы
  • Часто задаваемые вопросы
  • Главная Информация
    • Как это работает
    • Прямые и непрямые методы обработки ультразвуком
    • Список снятых с производства моделей
  • Каталог и спецификации
  • Публикации и протоколы
    • Дисперсия наночастиц
    • Расщепление хроматина/ДНК
    • Разрушение клеток/протеомика
    • Приложения каннабиса
    • Другие приложения
  • Руководства
  • Гарантия
• Видео
• Новости
  • Последние новости
  • Шоу и события
• Контакт
  • Контактная информация
  • Запрос квоты
  • Устранение неполадок и ремонт

Публикации/протоколы >

Видеотека >

Скачать каталог >

Высокие силы сдвига, создаваемые ультразвуковой кавитацией, способны разрушать агломераты частиц, что приводит к получению более мелких и однородных размеров частиц. Стабильные и однородные суспензии, полученные с помощью ультразвука, сегодня широко используются во многих отраслях промышленности. Ультразвуковая обработка зонда очень эффективна для обработки наноматериалов (углеродных нанотрубок, графена, чернил, оксидов металлов и т. д.), а ультразвуковые аппараты стали отраслевым стандартом для:

• Диспергирующий
• Деагломерация
• Уменьшение размера частиц
• Синтез частиц и осаждение
• Функционализация поверхности

Ультразвуковые очистители превосходят ультразвуковые очистные ванны для дисперсии наночастиц

Зондовая обработка ультразвуком значительно более мощная и эффективная по сравнению с ультразвуковыми очистными ваннами для применения с наночастицами. Чистая ванна требует часов, чтобы выполнить то, что зонд Sonicator может сделать за считанные минуты. Соникаторы могут создавать стабильную дисперсию, которая может оставаться во взвешенном состоянии в течение многих месяцев, о чем свидетельствует отрывок из этой статьи:

Дисперсии во флаконах (а) коагулировали УНТ в теле и на дне с помощью обработки ультразвуком в ванне в течение 8 часов, (b) кажутся свободно-гомогенными при обработке зонда ультразвуком в течение 3 минут и (c) сохраняют свободно-гомогенную даже через 4 месяца пребывания при комнатной температуре. Концентрация многослойных углеродных нанотрубок (МУНТ) составляет 2500 мг/л, а соотношение МУНТ/ДСН составляет 1:10. (d) МУНТ из (c) разбавляли до 25 мг/л деионизированной водой.

Ясно, что МУНТ не полностью растворяются в воде при использовании ультразвуковой ванны в течение 8 часов; на дне маленькой бутыли наблюдалось значительное осаждение МУНТ (рис. а). При работе с частотой 20 кГц, применяемой зондом Sonicator, МУНТ полностью диспергируются в водном растворе, образуя гомогенный свободный раствор (рис. б). Примечательно, что седиментации не наблюдается даже после четырех месяцев пребывания при комнатной температуре (рис. c).

Видео

Q1375 Sonicator

Q700 Sonicator с бустерным звуковым сигналом

Q700 Sonicator

Публикации и протоколы по нанотехнологиям

Дисперсный УНТ Q500 Масштабируемое производство оксида железа Графен через ультразвук PLGA наночастицы Стабильность наночастиц оксидов металлов SW Carbon Nanotube — эпоксидные композиты Посетите нашу полную библиотеку последних публикаций и протоколов по наночастицам

Публикации/протоколы >

Видеотека >

Загрузка каталога >

Обзор продуктов

Q2000 Sonicator

Соникатор Q700

Соникатор Q500

• О
  • О Qsonica
  • Карьера
• Приложения
  • Дисперсия наночастиц
  • Расщепление хроматина/ДНК
  • Разрушение клеток/протеомика
  • Приложения каннабиса
  • Другие приложения

• Товары
  • Соникаторы
  • Аксессуары для соникатора
  • Чиллеры
  • Ультразвуковые очистители
  • Атомайзеры
  • CoolRacks

• Ресурсы
  • Часто задаваемые вопросы
  • Главная Информация
  • Каталог и спецификации
  • Публикации и протоколы
  • Руководства
  • Гарантия

• Видео
• Новости
  • Последние новости
  • Шоу и события
• Контакт
  • Контактная информация
  • Запрос квоты
  • Устранение неполадок и ремонт

Разница между ультразвуковым зондом и ультразвуковым устройством для ванны

Ключевое различие между ультразвуковым устройством для зонда и ультразвуковым устройством для ванны заключается в том, что при ультразвуковой обработке зонда зонд находится в прямом контакте с образцом, в то время как ультразвуковое устройство для ванны изолирует образец от источника энергии.

Обработка ультразвуком — это метод разрушения клеток, который использует звуковую энергию или высокочастотные звуковые волны для разрушения клеток. Это метод физического разрушения клеток, который очень эффективен для уничтожения бактерий, дрожжей, грибков, водорослей и клеток млекопитающих. При воздействии высокочастотных звуковых волн выделяется много тепла. Следовательно, необходимо проводить обработку ультразвуком в прохладных условиях, особенно погружая образец в ледяную баню.

Ультразвук лучше всего подходит для образцов объемом менее 100 мл. По сравнению с другими методами лизис клеток с помощью ультразвука выполняется быстро и легко. Sonicator — это оборудование, используемое для обработки ультразвуком. Соникатор зонда и ультразвуковая ванночка — это два типа оборудования, используемого при обработке ультразвуком. Ультразвуковой зонд или ванна обеспечивает звуковую энергию в слышимом диапазоне.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Обзор и ключевые отличия
2. Что такое Probe Sonicator
3. Что такое Bath Sonicator
4. Сходства между Probe Sonicator и Bath Sonicator
5. Сравнение бок о бок — Probe Sonicator и Bath Sonicator в таблице Форма
6. Резюме

Что такое Probe Sonicator?

Ультразвуковой зонд — это метод, с помощью которого звуковая энергия подается в образец с целью разрушения клеток. Зонд вставляется в образец таким образом, что зонд находится в непосредственном контакте с образцом. Следовательно, образец получает более концентрированную энергию.

Рисунок 01: Ультразвуковой зонд

Ультразвуковая обработка зондом — это тип метода прямого ультразвукового воздействия. Однако ультразвуковой зонд не подходит для малых объемов. Более того, это может привести к перекрестному загрязнению образца и загрязнению из-за эрозии наконечника зонда.

Что такое Соникатор для ванны?

Обработка ультразвуком в ванне — это непрямой метод обработки ультразвуком, при котором используется водяная баня. При обработке ультразвуком в ванне ультразвуковая энергия передается в водяную баню, а затем в сосуд или несколько пробирок с образцами. Этот метод наиболее эффективен для очень маленьких образцов.

Рисунок 02: Ультразвуковой прибор для ванны

Соникатор для ванны отделяет образцы от источника энергии. Следовательно, обработка ультразвуком в ванне требует значительно большего количества энергии для питания всей водяной ванны, в отличие от обработки ультразвуком зонда. Кроме того, ультразвуковой датчик в ванне устраняет необходимость в контакте зонда с образцом. Следовательно, перекрестное загрязнение образца и загрязнение в результате эрозии наконечника зонда можно предотвратить с помощью ультразвуковой ванны. В дополнение к перемешиванию частиц в образце или разрушению клеток, обработка ультразвуком в ванне полезна при очистке таких предметов, как очки и украшения.

В чем сходство между зондом Sonicator и Bath Sonicator?

• Как ультразвуковой зонд, так и ультразвуковой ванночка подают в образец звуковую энергию в слышимом диапазоне.
• Они очень полезны, когда нет возможности перемешать образец.
• Как ультразвуковой зонд, так и ультразвуковой ванночка непредсказуемы.
• Более того, они чаще склонны к перегреву образцов.

В чем разница между зондом Sonicator и Bath Sonicator?

Ультразвуковой зонд — это оборудование, используемое для прямой обработки ультразвуком, при котором зонд вводится в образец. С другой стороны, ультразвуковой аппарат для ванны — это оборудование, используемое при косвенной обработке ультразвуком, когда водяная баня используется для подачи энергии на образец. Таким образом, это ключевое различие между ультразвуковым зондом и ультразвуковым устройством для ванны. При обработке ультразвуком зонд находится в прямом контакте с образцом, в то время как ультразвуковой ванне изолируется образец от источника энергии

Поскольку зонд обеспечивает более концентрированную энергию для образца, он требует сравнительно низкой подводимой энергии, в то время как обработка ультразвуком в ванне требует значительно больше энергии вход. Более того, ультразвуковой зонд не подходит для небольших образцов, в то время как ультразвуковой ультразвук в ванне наиболее эффективен для небольших образцов.

Приведенная ниже инфографика показывает разницу между ультразвуковым зондом и ультразвуковым аппаратом для ванны.

Резюме – Зонд Sonicator против Bath Sonicator

Ультразвук – это процесс применения звуковой энергии для перемешивания частиц в образце или разрушения клеток. Его можно наносить с помощью ультразвуковой ванны или ультразвукового зонда. Ультразвуковой зонд использует зонд для передачи ультразвуковой энергии на образец. Следовательно, зонд находится в непосредственном контакте с образцом, и это метод прямого ультразвукового воздействия. Напротив, ультразвуковой ультразвуковой ванне для передачи ультразвуковой энергии используется водяная баня. Кроме того, обработка ультразвуком в ванне наиболее эффективна для небольших образцов, а также для нескольких образцов в пробирках. Итак, это резюмирует разницу между ультразвуковым зондом и ультразвуковым устройством для ванны.

Ссылка:

1. «Обработка ультразвуком». Википедия, Фонд Викимедиа, 7 февраля 2020 г., доступно здесь.
2. Пит, Анил М. «Зонд Sonicator». LinkedIn SlideShare, 23 июля 2018 г., доступно здесь.

Изображение предоставлено:

1. «Sonicator» Эяля Байри — собственная работа (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia

работа (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia

A Primer on Ultrasonication

ПРИМЕЧАНИЕ: Ультразвук может быть очень полезен для взлома открытых микроорганизмов и тщательно гомогенизируют сырые экстракты тканей. Однако, обработка ультразвуком — метод с очень низкой пропускной способностью. Другие методы для гомогенизация с использованием бисерных венчиков может быть столь же эффективной, как и обработка ультразвуком, но позволяют обрабатывать от сотен до тысяч образцов ежедневно. Смотрите наши страницы продуктов для получения дополнительной информации об этих высокопроизводительные гомогенизаторы.

Ультразвук, или то, что обычно называют ультразвуком, является прекрасным примером того, как научное наблюдение за физические свойства материала могут быть применены и превращены в полезные инструмент. В 1880-х годах Жак и Пьер Кюри¹ сделали наблюдение, что когда некоторые асимметричные кристаллы, такие как кварц и Тартрат натрия-калия (Сегнетова соль) прессуются, они генерируют электрический заряд. Это свойство стало известно как пьезоэлектрический эффект (пьезо — греческое слово, означающее «нажать»). И наоборот, когда эти же кристаллы стимулируются электрическим током. ток, они сокращаются. Быстро меняя электрический ток, кристалл быстро сжимается и расширяется и таким образом создает механический вибрация. Таким образом, без использования двигателей можно получать электрическую энергию. преобразуется в механическую вибрацию. Ультразвук применяет этот физический свойство путем создания высокочастотных механических колебаний путем стимуляции кристаллы с высокочастотными колебательными электрическими токами.

Стандартный переменный электрический ток имеет частота 50 или 60 Гц (циклов в секунду), для Европы и США, С уважением. Ультразвуковые инструменты работают на стандартном переменном токе. и увеличить или преобразовать циклы вверх. Стандартная лаборатория ультразвуковые инструменты работают на частоте от 20 000 до 23 000 Гц (т. е. 20–23 кГц). Ан поступающий электрический ток преобразуется в ток высокой частоты который затем используется для стимуляции пьезоэлектрических кристаллов. Кристаллы крепятся либо к зонду, который можно погружать в жидкость, либо к кастрюля, как в ультразвуковых водяных банях. В любом случае колебательный кристаллы сообщают жидкости колебательную энергию.

Ультразвуковые датчики и ванны колеблются вверх и вниз при 20 000 циклов в секунду, хотя амплитуда колебаний очень короткая. Типичные колебания включают сокращение, когда электрическое применяется ток и расширение, когда ток меняется на противоположный. Когда зонд сжимается, отрицательное давление заставляет жидкость течь вверх с зонд, в то время как расширение кристаллов выталкивает жидкость. В на частоте 20 кГц жидкость превращается в зону микроскопических ударных волн.

Поскольку жидкости не могут течь так же быстро, как кристаллы колеблются, при сокращении образуются небольшие вакуумные полости. Когда кристаллы расширяются, полости быстро взрываются и создают микроскопические ударные волны. Этот процесс, известный как кавитация, является чрезвычайно мощным. когда объединяется коллективная энергия всех взрывающихся полостей. Полости образуются и разрушаются за микросекунды, что высвобождает колоссальная энергия внутри жидкости. Например, если погружные датчики анодированы (гальванически покрыты цветным покрытием, как это делается при нагревании блоки), покрытие сдирается с зонда за счет силы кавитация на поверхности зонда. Любые вещества слабо связанные с поверхностью оголяются, что является основой ультразвуковые очищающие ванны. Кроме того, любой, кто достаточно неосторожен, чтобы коснуться ультразвуковой датчик может легко засвидетельствовать высвобождаемую мощность, поскольку он быстро вызывает ожоги (т. е. НЕ ПРИКАСАЙТЕСЬ К ЗОНДУ СОНИКАТОРА!).

Погружные зонды чрезвычайно полезны для разрушения биологические образцы, смешивание вязких растворов и создание эмульсий. Эти зонды обычно изготавливаются из биологически чистого или инертного металла. например титан. Зонды обрабатываются так, чтобы быть «настроенными» на частоту колеблющегося электрического тока, так что зонд может колебаться в гармония с кристаллами. Большинство зондов крепятся к базовому блоку, в котором находится кристаллы, а затем сужаются до точки, которая составляет от 1/16 дюйма до 1/2 дюйма в диаметр. Это означает, что энергия широкого основания, если затем сфокусировать кончик зонда придает ему мощность, а также скорость. Коммерческий соникаторы имеют регулируемую мощность (измеряется в ваттах) с максимальными рейтингами от 100 до 1500 Вт.

Одно из последствий высокой выходной мощности, сосредоточенной в Наконечник зонда заключается в том, что обработка ультразвуком может быстро выделять значительное количество тепла. Всплеск ультразвукового зонда в течение нескольких секунд может вызвать кипение воды. Следовательно, при обработке термолабильных образцов образцы должны быть хранится в холоде, и обработка ультразвуком должна выполняться короткими вспышками с вкраплениями с периодами охлаждения.

В лаборатории биологических наук ультразвуковые чрезвычайно полезен для быстрого разрушения клеток и тканей и тщательно. Обычно образцы охлаждают на льду, а затем обрабатывают для 5 секунд. Образцы возвращают на лед еще на одну минуту. перед повторением процесса. Многим образцам может потребоваться только один лечение. Регулируя мощность, многие ячейки можно взломать без сильное повреждение внутриклеточных частиц. Это делает ультразвук ценный инструмент для сбора органелл.

Начальный размер частиц, подлежащих разрушению, составляет важный фактор при использовании ультразвука для обработки. Например, целые ткани не разорвутся, а будут просто приготовлены. мышцы, печень, сердце, почки, селезенка и легкие были успешно разрушены после первоначальной гомогенизации с помощью стеклянного или механического гомогенизатор. Для ультразвуковой обработки частицы ткани должны быть размером 100 микрон и менее. Лизат после двухэтапной гомогенизации процесс обработки ткани (т. е. измельчение, а затем обработка ультразвуком) приводит к превосходному высвобождение ферментов и аналитов, чем измельчение или обработка ультразвуком один.

¹ Это тот самый Пьер Кюри, который позже со своей женой Марией провел новаторское исследование радиации, которое принесло ему Нобелевская премия. Пьеру Карри тогда был всего 21 год, вместе с его 24-летним летний брат Жак, когда открыли пьезоэлектрический эффект который позже будет применен к микрофонам, гидролокаторам и электронике.

Полное руководство по обработке ультразвуком

Иммунопреципитация хроматина (ChIP) является золотым стандартом для анализа ДНК-связывающих белков и связанных с ними последовательностей ДНК. Он широко используется для изучения факторов и кофакторов транскрипции, а также гистонов и посттрансляционных модификаций гистонов.

Однако ChIP представляет собой многоэтапный эксперимент, каждый шаг которого необходимо тщательно выполнять для получения успешных результатов. В большинстве протоколов ChIP образцы сначала сшивают и разрезают, затем хроматин подвергается иммунопреципитации с использованием антитела, специфичного для интересующей модификации белка или гистона, а затем иммунопреципитированная ДНК анализируется с использованием секвенирования следующего поколения или количественных анализов ПЦР в реальном времени. .

Сдвиг хроматина является одним из наиболее важных этапов рабочего процесса ChIP и, как правило, является этапом, который демонстрирует наибольшую изменчивость. Сдвиг может быть ферментативным или механическим (обработка ультразвуком), а обработка ультразвуком может выполняться с помощью ультразвукового зонда, ультразвукового устройства с чашеобразным рожком, ультразвукового устройства с водяной баней или сфокусированного ультразвукового устройства.

Каждый метод стрижки имеет свои преимущества и ограничения. В этой статье обсуждаются различия между каждым методом обработки ультразвуком и выделяются их плюсы и минусы.

Все начинается с фиксации хроматина

Как упоминалось выше, фиксация — это первый этап большинства протоколов ChIP. Фиксация используется для перекрестного связывания интересующего белка с хроматином, что позволяет исследовать факторы, которые могут динамически или с низким сродством связываться с хроматином.

Основными критериями, которые следует учитывать при оптимизации условий фиксации, являются используемый фиксатор (формальдегид является наиболее распространенным фиксатором, но есть и другие), процентное содержание формальдегида (или другого фиксатора), время фиксации, температура фиксации и метод тушения фиксации.

Могут потребоваться различные условия фиксации в зависимости от используемого типа клеток/тканей, а также от интересующего эпитопа, поэтому для достижения наилучших результатов мы рекомендуем оптимизировать условия фиксации для каждого типа образца и каждой мишени ChIP.

Как оптимизировать протоколы фиксации

Формальдегид можно приобрести у разных поставщиков в виде порошка (параформальдегид) или раствора (формальдегид или формалин). Параформальдегид представляет собой порошок полимеризованного формальдегида без каких-либо фиксирующих свойств и должен быть растворен в воде для высвобождения молекул формальдегида.

В растворе формальдегид нестабилен, и его фиксирующая способность со временем снижается. Вот почему некоторые растворы формальдегида содержат метанол для их стабилизации. Однако метанол также проявляет фиксирующие свойства, которые необходимо учитывать при оптимизации протокола фиксации. Наилучший способ получения воспроизводимых результатов фиксации — использование свежеприготовленного формальдегида (содержание формальдегида не более 1 %) или одноразовых ампул без метанола.

Оптимальное время фиксации и температура будут зависеть от типа используемого ультразвукового устройства, типа клеток/тканей и целевого белка. Ультразвуковые зонды и водяные бани излучают высокоэнергетические ультразвуковые волны без контроля температуры образца, подвергаемого ультразвуковой обработке. Таким образом, эти типы ультразвуковых устройств обычно требуют увеличения времени фиксации и температуры для сохранения целевого эпитопа во время обработки ультразвуком, чтобы он все еще мог распознаваться антителом, которое будет использоваться на этапе иммунопреципитации.

Продолжительность фиксации должна составлять от 2 до 30 минут (в большинстве протоколов рекомендуется время фиксации 10–15 минут) и должна быть протестирована для каждого типа образца и каждой мишени. Чтобы точно контролировать время, этап фиксации необходимо погасить добавлением холодного глицина.

Хотя формальдегид является наиболее распространенным фиксатором, вместе с формальдегидом или вместо него можно использовать и другие фиксаторы с более длинными прокладками. В частности, при изучении некоторых факторов непрямого связывания ДНК существует несколько протоколов, в которых используются другие фиксаторы, включая диметиладипимидат (ДМА), диметил-3,3′-дитиобиспропионимидат (ДТБП), дисукцинимидилглутарат (ДСГ).

Каковы последствия недостаточной или чрезмерной фиксации?

Недостаточная фиксация образцов ChIP может просто привести к потере взаимодействия между белками и ДНК. Это проблема, в частности, для экспериментов по исследованию кофакторов, которые не связываются напрямую с ДНК, и для факторов транскрипции, которые временно или с низким сродством связываются с ДНК.

Чрезмерная фиксация может создавать различные проблемы. Во-первых, он может разрушить интересующий эпитоп, в результате чего даже самое лучшее антитело, проверенное ChIP, больше не сможет распознавать интересующий белок. Чрезмерная фиксация также может затруднить срез хроматина и получение воспроизводимых длин фрагментов, что является обязательным для получения данных ChIP-Seq самого высокого качества.

Как работает родной чип?

В то время как большинство протоколов ChIP используют фиксацию на первом этапе для облегчения исследования взаимодействий белок-хроматин, в некоторых ситуациях может подойти другой подход, называемый нативным ChIP (или сокращенно N-ChIP).

В собственных анализах ChIP используются в основном те же этапы, что и в традиционных протоколах ChIP, но отсутствует этап фиксации. Поскольку ДНК закручена вокруг гистонов, N-ChIP может подходить для экспериментов с ChIP, исследующих посттрансляционные модификации гистонов, а также, возможно, для многочисленных факторов транскрипции.

Многие стандартные протоколы N-ChIP включают обработку микрококковой нуклеазой (MNase) для фрагментации хроматина сразу после сбора клеток/тканей или выделения ядер. Этот тип протокола может быть проще и короче, чем стандартные протоколы ChIP, и может повысить аффинность антитела к его мишени, поскольку большинство антител генерируются как специфичные к незафиксированным антигенам. Анализы N-ChIP также иногда более эффективны при работе с небольшим количеством исходного материала, поскольку восстановление хроматина и выход мононуклеосом выше по сравнению с анализами ChIP с фиксированными образцами (SA David et al., 2017, J. Brind’amour et al. ., 2015).

Более того, без фиксации клетки остаются в естественном состоянии и избегают каких-либо артефактов, которые могут возникнуть как побочный продукт сшивки, поэтому ожидается, что результаты ChIP будут ближе к биологически значимым для вашей экспериментальной системы. Наконец, установка намного быстрее, чем протокол фиксации формальдегида, что может сделать N-ChIP привлекательным вариантом для исследователей, которые плохо знакомы с ChIP.

Хотя многие из вышеперечисленных пунктов, кажется, предполагают, что N-ChIP является отличной альтернативой использованию перекрестных связей в анализах ChIP, реальность такова, что нативный ChIP хорошо работает только в очень небольшом числе возможных реакций ChIP. Если изучаемый белок взаимодействует с хроматином динамически или временно, или если взаимодействие является низкоаффинным, то для получения любого сигнала в анализах ChIP обычно требуется перекрестное связывание. Кроме того, для экспериментов, изучающих геномное положение гистонов или модификаций гистонов, использование N-ChIP рискованно, поскольку нуклеосомы могут перестраиваться во время пищеварения, что приводит к ложноположительным результатам.

Включите ядерную изоляцию в свой протокол подготовки хроматина для достижения наилучших результатов

Поскольку целью большинства экспериментов с ChIP является анализ связывания между ядерными белками и геномной ДНК в ядре, анализы ChIP должны включать стадию выделения ядра перед выполнением ChIP для получения наиболее чувствительных и специфических результатов.

Как изолировать ядра перед чипом

После фиксации, гашения и промывки осадка сшитых клеток ядра можно выделить с помощью гомогенизатора Даунса. Гомогенизатор Dounce (или Douncer) состоит из стеклянной трубки и пестика. Пестик очень точно входит в стеклянную трубку и, двигая его, может разрезать клетки, разрушая плазматическую мембрану, но оставляя нетронутыми ядро ​​и органеллы. Douncing — это эффективный и недорогой способ выделения ядер, который не требует каких-либо специальных буферов, которые могли бы ингибировать последующие реакции ChIP. Однако это отнимает много времени, а воспроизводимость от образца к образцу или от эксперимента к эксперименту может быть сложной и немасштабируемой.

Хроматин можно также выделить из цитоплазматических и ядерных препаратов с использованием градиента сахарозы. В этом подходе ядра осаждаются низкоскоростным центрифугированием, а супернатант содержит цитоплазматическую фракцию.

Еще один быстрый и простой способ извлечения ядер — это лизирование клеток буфером, содержащим 1% Triton X-100. Хроматин нерастворим в этих условиях и может быть выделен центрифугированием.

Наконец, в 2016 году был опубликован метод под названием NEXSON (извлечение ядер с помощью ультразвуковой обработки), в котором для эффективного выделения ядер используются специальные ультразвуковые методы. NEXSON состоит из двух основных этапов: ресуспендирование фиксированного клеточного осадка в буфере, совместимом с экстракцией ядер, с последующей умеренной обработкой ультразвуком для выделения ядер. Чтобы NEXSON работал хорошо, необходимо оптимизировать время и мощность ультразвуковой обработки, но авторы, разработавшие NEXSON, сообщили, что он способствует получению более качественных и воспроизводимых данных ChIP-Seq, чем другие методы ядерной изоляции.

Требуется ли изоляция ядер для анализа ChIP?

Как упоминалось выше, основной целью анализов ChIP-Seq и ChIP-qPCR является анализ взаимодействий между белками и геномной ДНК в ядре. В эукариотических организмах белки синтезируются рибосомами в цитоплазме, а часть белков, локализованных в ядре, транспортируется туда после синтеза. Без выделения ядра присутствуют как цитоплазматическая, так и ядерная фракции интересующего белка, и цитоплазматические белки могут конкурировать за связывание антитела на этапе иммунопреципитации в анализах ChIP. Это увеличивает риск получения более низкого сигнала при последующем секвенировании или анализе количественной ПЦР.

Однако выделение ядер может занять много времени (например, с помощью гомогенизатора Даунса) и иногда не воспроизводимо для начинающих. Включение этапов выделения ядер в протокол ChIP потенциально может привести к потере материала, и если исходного материала уже мало, существует риск того, что после выделения ядер не останется достаточного количества хроматина для проведения анализа ChIP. Таким образом, несмотря на то, что изоляция ядер, как правило, улучшает качество анализа ChIP, она не является абсолютно необходимой и может снизить качество данных в некоторых случаях, когда количество проб ограничено.

Наконец, некоторые более новые ультразвуковые аппараты, такие как PIXUL™ Multi-Sample Sonicator, могут обрабатывать образцы клеток и тканей в одном буфере, и было продемонстрировано, что данные ChIP, полученные с использованием хроматина, срезанного с помощью PIXUL, не требуют этапа выделения ядра для достижения качественный результат.

Какой лучший метод фрагментации хроматина?

Фрагментация хроматина является одним из наиболее важных этапов в экспериментах с ChIP. Сдвиг хроматина должен быть тщательно оптимизирован для каждого типа клеток/тканей и белков-мишеней. Существуют различные методы расщепления хроматина, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы.

Механический сдвиг хроматина с использованием ультразвука

Соникаторы преобразуют электрическую энергию в ультразвуковую, которая передается на обрабатываемые образцы. Звуковые волны, генерируемые соникатором, создают чередующиеся циклы сжатия и расширения со скоростью, зависящей от частоты звуковых волн. Во время цикла низкого давления ультразвуковые волны высокой интенсивности создают маленькие вакуумные пузырьки. Когда пузырьки больше не могут поглощать энергию, они сильно схлопываются во время цикла высокого давления. Это явление называется кавитацией, и именно эта кавитационная сила приводит к фрагментации ДНК и хроматина во время обработки ультразвуком.

Использование ультразвукового зонда для обработки одного образца за раз

Ультразвуковой зонд представляет собой простое устройство, позволяющее одновременно обрабатывать ультразвуком один образец. Ультразвуковые зонды обычно довольно дешевы, что делает их доступными практически для всех лабораторий. Тем не менее, часто бывает трудно научиться использовать ультразвуковые зонды, это больше искусство, чем наука.

Дополнительным соображением при использовании ультразвуковых зондов является то, что система охлаждения не интегрирована с зондом, поэтому ученые обычно используют ведерки со льдом для охлаждения образца во время ультразвуковой обработки. Непостоянный характер льда в ведерке со льдом может создавать различные профили нагревания образцов между запусками и, следовательно, может быть причиной противоречивых результатов. Существуют некоторые охлаждающие платформы, которые каждый раз удерживают датчик ультразвука на одной и той же глубине в каждом образце, чтобы повысить воспроизводимость от образца к образцу и поддерживать низкую температуру.

Ультразвуковые зонды также демонстрируют высокий риск загрязнения между образцами, потому что между каждым образцом, который обрабатывается ультразвуком, зонд просто промывается, что оставляет возможность переноса некоторого количества материала на следующий обрабатываемый образец. Кроме того, обрабатываемая ультразвуком трубка часто открыта для доступа зонда, поэтому любой опасный материал в трубке может стать аэрозольным.

Наконец, и это, возможно, самое главное, обработка ультразвуком для экспериментов с несколькими образцами требует очень много времени при использовании ультразвукового зонда, а воспроизводимость сдвига часто трудно получить.

Использование ультразвуковых аппаратов с несколькими образцами для высокопроизводительного сдвига хроматина

Соникатор для нескольких образцов позволяет одновременно обрабатывать ультразвуком несколько образцов. Ультразвуковые устройства с несколькими образцами используют либо технологию ультразвуковой обработки в водяной ванне, либо сфокусированную ультразвуковую технологию и отображают встроенную систему охлаждения. Этот тип устройства обеспечивает воспроизводимость, эффективность и контроль температуры. Однако некоторые ультразвуковые аппараты с несколькими образцами довольно дороги, и, в частности, пластины для некоторых имеющихся в продаже высокопроизводительных ультразвуковых аппаратов могут стоить сотни долларов.

Конкретные детали различных многосемпловых ультразвуковых инструментов обсуждаются ниже.

Ферментативное расщепление хроматина

Ферментативное расщепление хроматина обычно использует нуклеазу микрококков (MNase) для расщепления хроматина на мелкие фрагменты. MNase проявляет как экзонуклеазную, так и эндонуклеазную активность, позволяя расщеплять фрагменты ДНК длиной до одной нуклеосомы. Некоторым исследователям нравится ферментативное расщепление хроматина, потому что оно дешевое, быстрое и не требует специального оборудования. Ферментативное расщепление менее агрессивно, чем обработка ультразвуком, и, таким образом, может защитить интересующий эпитоп, чтобы он мог распознаваться антителом.

Однако расщепление MNase является необъективным. Было показано, что MNase предпочтительно разрезает ДНК в AT-богатых последовательностях, а не в GC-богатых последовательностях. Гетерохроматиновые области хроматина также не так доступны для переваривания ферментом, что создает дополнительные отклонения в схеме переваривания. Следовательно, ферментативный сдвиг хроматина не является случайным, что многие исследователи считают нежелательным.

Важные соображения при обработке ультразвуком зонда с одним образцом

При использовании ультразвукового зонда с одним образцом зонд вставляется непосредственно в пробирку, и обработка ультразвуком является прямой. Перенос энергии демонстрирует высокую интенсивность для получения желаемого сдвига хроматина. Обработка хроматина с помощью ультразвукового зонда обычно включает разведение образца в буфере, содержащем SDS (0,1–10%), который также включает ингибиторы протеазы и фосфатазы. SDS повышает эффективность обработки ультразвуком, выход хроматина и доступность эпитопов. Однако высокие концентрации SDS потенциально могут привести к нарушению или потере взаимодействий белков, которые напрямую не связываются с ДНК.

Поскольку ультразвуковой зонд вырабатывает высокую энергию, образцы необходимо держать в холоде, чтобы избежать перегрева. В зависимости от доступного материала вы можете использовать либо ведерко для льда, либо более сложную охлаждающую платформу. Лед не обеспечивает постоянную низкую температуру, и если необходимо обработать несколько образцов ультразвуком, он может растаять. Наилучшим подходом является использование охлаждающей платформы, которая гарантирует постоянную температуру в течение всего процесса обработки ультразвуком, а также между образцами.

Кроме того, при ультразвуковой обработке зондом важно, чтобы зонд не касался стенки пробирки и находился на одной и той же глубине в разных образцах, чтобы иметь одинаковый сдвиг хроматина между образцами. При последовательной обработке ультразвуком нескольких образцов важно тщательно очищать зонд между каждым образцом, чтобы избежать перекрестного загрязнения.

Active Motif продает охлаждающую платформу, которую можно адаптировать к любому ультразвуковому зонду, включая ультразвуковой зонд EpiShear™. Эта платформа может точно расположить ультразвуковой зонд на одной и той же глубине в каждом образце. Применение слишком большого количества энергии или неправильное расположение зонда может привести к образованию пены в обрабатываемой трубке. В этом случае образец необходимо центрифугировать и снова обработать ультразвуком, поскольку пузырьки воздуха препятствуют передаче волн ультразвука.

Количество импульсов, длительность импульса и интенсивность импульса должны быть оптимизированы для каждого типа образца и мишени ChIP для достижения наилучших результатов. В качестве отправной точки оптимизации можно протестировать 5, 10 и 20 импульсов с амплитудой 25%, где каждый импульс состоит из 20 секунд обработки ультразвуком, за которыми следует 30-секундный период отдыха, чтобы образец оставался холодным.

Имейте в виду, что если ядра не изолированы или хроматин очень уплотнен, вам, вероятно, потребуется увеличить время или амплитуду ультразвуковой обработки для достижения эффективной ультразвуковой обработки. Напротив, если интересующий вас белок находится под угрозой деградации, время или амплитуда ультразвуковой обработки должны быть уменьшены.

Ключевые соображения для выполнения ультразвуковой обработки нескольких образцов

Большинство ультразвуковых аппаратов с несколькими образцами используют либо технологию ультразвуковой обработки в водяной ванне (например, Bioruptor®), либо технологию сфокусированного ультразвука (например, Covaris®). Основными преимуществами ультразвуковых аппаратов с несколькими образцами по сравнению с ультразвуковыми зондами являются воспроизводимость ультразвука, устранение перекрестного загрязнения и более быстрая обработка с меньшими затратами времени. В отличие от ультразвуковых зондов, система охлаждения для ультразвуковых аппаратов с несколькими образцами обычно интегрирована с устройством, что улучшает согласованность обработки между образцами.

Bioruptor позволяет обрабатывать ультразвуком до 16 образцов одновременно, а Covaris обрабатывает до 96 образцов за один проход. Однако эти два прибора используют разные подходы к обработке образцов ультразвуком. Благодаря сфокусированной ультразвуковой технологии, используемой ультразвуковыми аппаратами Covaris, звуковые волны для каждого образца генерируются преобразователем, расположенным под образцом, что гарантирует, что вся энергия, генерируемая акустическими импульсами, фокусируется на лунках, подвергаемых ультразвуковой обработке. Напротив, в ультразвуковых аппаратах, в которых используется водяная баня, звуковые волны беспорядочно распространяются в жидкости, а акустический взрыв не сфокусирован, что приводит к отсутствию однородности между образцами. Соникаторы с водяной баней обычно имеют «горячие точки», где обработка ультразвуком лучше, поэтому эти инструменты часто поворачивают образцы, чтобы гарантировать, что все образцы проводят хотя бы часть времени в этих горячих точках.

Частота акустических волн в ультразвуковых ваннах с водяной баней низкая, что требует гораздо больше энергии для эффективного сдвига клеток и, следовательно, вырабатывает больше тепла в образцах. Перегрев всегда вызывает беспокойство при обработке ультразвуком, поскольку он может повредить ДНК или интересующий белок. Сфокусированная ультразвуковая технология может доставлять звуковые волны более высокой частоты, сокращая время обработки ультразвуком и выделение тепла.

Крайне важно дегазировать воду перед обработкой ультразвуком с помощью большинства ультразвуковых аппаратов с несколькими образцами, поскольку любые пузырьки воздуха или загрязнения в воде могут рассеивать акустическую волну и снижать эффективность ультразвуковой обработки. Время дегазации зависит от устройства и в некоторых случаях может занять несколько часов.

Еще одним соображением при использовании ультразвуковых аппаратов с несколькими образцами является стоимость расходных материалов. Некоторые инструменты для обработки ультразвуком совместимы с любым типом трубок, тогда как другие совместимы только с их специфическими (и дорогими) пластинами или трубками.

Значительные ограничения каждой из существующих технологий ультразвуковой обработки нескольких образцов привели к тому, что компания Active Motif объединилась с Matchstick Technologies для разработки ультразвукового устройства PIXUL Multi-Sample Sonicator.

PIXUL использует набор из нескольких преобразователей и линз для фокусировки ультразвуковой энергии и может обрабатывать ультразвуком до 96 образцов одновременно в стандартных и недорогих 96-луночных планшетах для культивирования клеток. Клетки можно культивировать, фиксировать и обрабатывать ультразвуком непосредственно в одной чашке, что позволяет избежать необходимости переноса материала между чашками и исключить риск потери образца. Таким образом, ультразвуковая платформа PIXUL является лучшим инструментом для высокопроизводительного сдвига хроматина.

Система охлаждения PIXUL полностью интегрирована в прибор, и связующей жидкости требуется всего 10-15 минут для охлаждения перед запуском каждого цикла (дегазация не требуется).

Ультразвуковой аппарат PIXUL Multi-Sample также идеально подходит для одновременной обработки ультразвуком нескольких типов образцов за один прогон, а также для оптимизации обработки ультразвуком сложных типов образцов, поскольку в каждом прогоне можно применять 12 различных программ ультразвуковой обработки.

Технология PIXUL сравнивалась с ультразвуковыми приборами Covaris и Bioruptor в статье, опубликованной в журнале Nucleic Acids Research . В этом отчете показано, что образцы, обработанные с помощью PIXUL, подвергались ультразвуковой обработке с большей стабильностью, чем те же образцы, обработанные с помощью Covaris или Bioruptor. Кроме того, не было перекрестного загрязнения между лунками с PIXUL, и хроматин, расщепленный с помощью PIXUL, давал высококачественные результаты ChIP-qPCR и ChIP-Seq, которые были сравнимы или лучше, чем результаты, полученные с использованием сдвига хроматина с помощью другого прибора.

Время и место для ферментативной фрагментации

Рекомендации по ферментативному расщеплению

В отличие от механического расщепления, при котором этап выделения ядра можно пропустить, этот этап является обязательным для ферментативной фрагментации. Как упоминалось ранее, ферментативное расщепление может вызвать смещение последовательности фрагментированного хроматина и может быть менее эффективным, чем обработка ультразвуком, поскольку MNase не может получить доступ к некоторым областям гетерохроматина. Например, MNase будет легче получить доступ к открытому хроматину, который активно транскрибируется, поэтому при изучении репрессивных модификаций гистонов, таких как h4K27me3, рекомендуется механическое скалывание. Однако некоторые исследователи используют ферментативное расщепление в своих анализах ChIP, потому что у них просто нет доступа к ультразвуковому аппарату.

Одним из основных преимуществ ферментативной фрагментации является то, что переваривание можно полностью контролировать, изменяя время инкубации, что может привести к получению специфических структур фрагментов ДНК, соответствующих размеру 1, 2, 3 или 4 нуклеосом. Как только протокол настроен для типа клеток, результаты очень воспроизводимы.

Ферментативная стрижка не умерла: CUT&RUN!

Хотя ферментативное расщепление хроматина с помощью MNase имеет несколько недостатков, этот фермент был адаптирован для использования в других протоколах, таких как CUT&RUN (расщепление под мишенями и высвобождение с помощью нуклеазы), которые аналогичны ChIP. В CUT&RUN фермент MNase связан с белком А, который связывает антитело, используемое для иммунопреципитации, и расщепляет только хроматин, окружающий сайт связывания ДНК целевого белка. Сообщалось, что CUT&RUN генерирует меньше фона, чем обычный анализ ChIP, и, по-видимому, совместим с меньшим количеством клеток. Однако, поскольку CUT&RUN выполняется в нативных условиях (без сшивания), у некоторых исследователей возникают трудности с проведением экспериментов с факторами транскрипции, которые не очень распространены или связываются с хроматином с низким сродством.

Другой альтернативой традиционным анализам ChIP является CUT&Tag (расщепление под мишенями и мечение). CUT&Tag — это разновидность запатентованной Active Motif технологии TAM-ChIP™, в которой используется транспозаза Tn5, слитая с белком A. Белок A доставляет фермент Tn5 в определенные участки генома благодаря взаимодействию с антителом. Tn5 разрезает хроматин, окружающий сайт связывания ДНК, и вставляет совместимые с Illumina адаптеры библиотеки NGS, чтобы библиотеки можно было создавать непосредственно как часть этапа иммунопреципитации, а не требовать очистки ДНК ChIP перед подготовкой библиотеки. Точно так же, как CUT&RUN, CUT&Tag также выполняется без сшивания, поэтому он имеет те же ограничения, что и он может не подходить для экспериментов по изучению связывания факторов транскрипции с хроматином.

Советы и рекомендации по обработке ультразвуком различных типов образцов

Как объяснялось ранее, для достижения наилучших результатов каждый шаг рабочего процесса ChIP, включая обработку ультразвуком, необходимо тестировать для каждого типа клеток и мишени.

Для анализа ChIP со стандартными образцами клеточных культур требуется от 1000 до 5 миллионов клеток, в зависимости от уровня экспрессии интересующей мишени и характера ее связи с хроматином. Как правило, чем больше у вас ячеек, тем лучше будет работать эксперимент с ЧИП. То, что некоторые клетки труднее лизировать, чем другие, и они дают очень низкий выход хроматина, а также то, что разные белки имеют разные уровни экспрессии в разных типах клеток, также являются очень важными соображениями при начале работы с анализами ChIP.

Выполнение ЧИП с небольшим количеством исходного материала

Если вы работаете с образцами пациентов, биопсией тканей или отсортированными клеточными популяциями, у вас может едва хватить клеток для выполнения анализов ChIP. В этих случаях вы можете немного изменить стандартный протокол ChIP, чтобы улучшить свои результаты, избежать материальных потерь и в целом уменьшить количество шагов.

Использование силиконизированных трубок во время фиксации позволяет избежать потери материала, предотвращая прилипание материала к стенке трубки. Кроме того, этап выделения ядра можно пропустить, если количество образца крайне ограничено. Для иммунопреципитации необходимо убедиться, что используются очень чувствительные и специфические антитела, которые хорошо работают в анализах ChIP-Seq.

Последнее соображение заключается в том, что метод подготовки библиотеки очень важен для успешного анализа ChIP-Seq при проведении экспериментов с ограниченным количеством исходного материала. Риск при выполнении ChIP с низким количеством хроматина заключается в том, что дубликаты ПЦР будут создаваться, когда иммунопреципитированный хроматин амплифицируется на этапе подготовки библиотеки, и секвенирование дубликатов ПЦР невозможно отличить от сигнала, генерируемого иммунопреципитированным хроматином. Чтобы решить эту проблему, компания Active Motif разработала набор для подготовки библиотеки NGS, в котором адаптеры содержат уникальные молекулярные идентификаторы, позволяющие удалять дубликаты ПЦР во время биоинформатического анализа.

Выполнение анализов чипов с РВМС

Хорошо известно, что мононуклеарные клетки периферической крови (МКПК) плохо поддаются лизису, что в некоторых случаях приводит к низкому выходу хроматина и плохому качеству хроматина. Чтобы улучшить лизис клеток, мы рекомендуем использовать буфер для набухания, а также моющее средство в буфере для обработки ультразвуком и обрабатывать образцы более сильными условиями обработки ультразвуком, чем те, которые используются с образцами клеточной линии.

Во избежание потери образцов мы не рекомендуем проводить изоляцию ядер с помощью гомогенизатора Dounce и проводить более длительную обработку ультразвуком для завершения лизиса РВМС и фрагментации хроматина. Чтобы помочь вам выполнить анализ ChIP с PBMC, Active Motif предлагает набор ChIP-IT® PBMC, который содержит все буферы, необходимые для эффективного лизиса клеток и хорошего выхода хроматина из образцов PBMC.

Как проводить анализы чипов с образцами тканей FFPE

Многие клинические исследователи накопили множество образцов тканей FFPE, связанных с медицинскими характеристиками их пациентов. Этот вид ресурса очень ценен для ретроспективных исследований, но, к сожалению, часто трудно получить хороший выход хроматина и качество из парафиновых блоков, потому что материал находится в небольшом количестве, а протокол фиксации и заливки блоков ткани может быть либо неизвестен. или сильно варьируется от образца к образцу. Более того, жесткие условия фиксации, используемые при подготовке образцов ткани FFPE, в некоторых случаях могут разрушить белковые эпитопы.

При проведении ЧИП с образцами ткани FFPE первым шагом является осторожное удаление парафина и регидратация среза ткани. Чтобы извлечь и разрезать хроматин, вам нужно будет обработать ткань буфером для лизиса, а иногда выполнять ферментативное расщепление в дополнение к обработке ультразвуком, поскольку чрезмерная фиксация характерна для тканей FFPE, что затрудняет растворение и фрагментацию хроматина.

Перед началом иммунопреципитации и последующего секвенирования необходимо тщательно проверить качество хроматина и эффективность фрагментации. Поскольку это представляет серьезную проблему для большинства исследователей, компания Active Motif разработала набор ChIP-IT® FFPE II, который помогает облегчить выделение хроматина высочайшего качества из образцов FFPE.

Как анализировать эффективность сдвига хроматина и выход после обработки ультразвуком

Как упоминалось ранее, этап обработки ультразвуком имеет решающее значение для успеха всех анализов ChIP-Seq. Поэтому перед началом иммунопреципитации необходимо проверить выход хроматина и эффективность сдвига.

Первым шагом является обращение перекрестного связывания и обработка РНКазой А и протеиназой К для удаления РНК и белков соответственно. Затем ДНК экстрагируется и очищается с использованием либо классического протокола фенола/хлороформа, либо более новых методов, таких как колонки для очистки или шарики SPRI. Очищенную ДНК затем количественно определяют с помощью либо спектрофотометра (например, NanoDrop™), либо флуорометра (например, Qubit™).

Для оценки эффективности обработки ультразвуком можно провести электрофорез в агарозном геле с очищенным хроматином. В качестве альтернативы, для более количественного анализа, мы рекомендуем анализировать сдвиг хроматина с помощью инструментов Bioanalyzer, TapeStation или Fragment Analyzer, которые доступны в компании Agilent. Оптимальная обработка ультразвуком должна привести к фрагментам ДНК длиной от 200 до 600 п.н.

При оптимизации условий обработки ультразвуком также рекомендуется проверить, что соответствующий эпитоп в целевом белке по-прежнему распознается антителом и не был разрушен при фиксации или обработке ультразвуком, путем проведения иммунопреципитации с последующим вестерн-блоттингом.

Вывод: с хорошим ультразвуком все остальное не имеет значения

Ультразвуковая обработка является важным первым шагом в большинстве анализов ChIP. Если обработка ультразвуком в вашем анализе ChIP неэффективна или не генерирует достаточного количества хроматина, вы ничего не можете сделать, чтобы сохранить эксперимент, независимо от того, насколько хороши антитела ChIP или насколько надежна остальная часть протокола ChIP. Без хорошего ультразвука у вас нет шансов на успех.

Ультразвуковая обработка хроматина имеет решающее значение по нескольким причинам. Обработка ультразвуком растворяет и высвобождает хроматин, поэтому этот шаг должен быть эффективным для получения хорошего выхода хроматина. Обработка ультразвуком также необходима для создания фрагментов ДНК соответствующего размера (200–600 п.н.), чтобы обеспечить эффективную иммунопреципитацию и хорошее разрешение пиков в анализах ChIP-Seq.

Надеюсь, вы уже убедились, что качество обработки ультразвуком существенно влияет на все последующие этапы протоколов ChIP, от иммунопреципитации до секвенирования.