Ein gängiger Bestandteil der routinemäßigen Probenvorbereitung in medizinischen oder biotechnologischen Labors ist die Zelllyse bzw. Zytolyse. Dabei handelt es sich um das gezielte Aufbrechen und Zerstören von Zellmembranen, z. B. von Blut- oder Stammzellen, um deren innere Biomoleküle wie DNA, mRNA oder Organellen freizusetzen. Dabei können auch Krankheitserreger im Zellinneren wie Viren oder Bakterien zugänglich gemacht werden. Eine schonende und effiziente Zytolyse ist somit Voraussetzung für die anschließende zuverlässige Analyse oder Sequenzierung der Biomoleküle bzw. für die Diagnose von Erkrankungen wie Infektionen, Krebs oder Autoimmunreaktionen. Die Methoden zur Zytolyse sind vielfältig – eine davon ist die ultraschallgestützte Zelllyse. Dabei werden die Zellmembranen über eine in die flüssige Probe eingeführte Ultraschallsonde zerstört. Die Sonde wird durch piezokeramische Komponenten zum Schwingen angeregt und erzeugt Ultraschallwellen in der Flüssigkeit, deren hochfrequente Druckwirkung die Zellmembranen öffnet und den Zellinhalt freisetzt.
Im Vergleich zu anderen Lyse- und Extraktionsverfahren bietet der Zellaufschluss mittels Ultraschalls zahlreiche Vorteile wie:
Nicht-invasiv: Im Gegensatz zur chemischen Zelllyse, bei der Zusatzstoffe verwendet werden, ist bei der Ultraschallbehandlung kein direkter Kontakt mit den Zellen erforderlich, wodurch das Risiko einer Kontamination verringert wird und die Analyseobjekte im Inneren nicht durch die Chemikalie beeinflusst werden.
Präzise: Ultraschall ermöglicht eine präzise Kontrolle des Zelllysegrads, indem die Intensität, Frequenz und Dauer der Ultraschallbehandlung variiert werden können.
Effizient: Die Methode kann mehrere Proben, z. B. auf einer Mikrotiterplatte, gleichzeitig bearbeiten und ist daher effizienter als andere Methoden.
Schnell: Die Zelllyse und -extraktion mit Ultraschall stellt ein schnelles Verfahren dar, mit dem Zellen innerhalb von Sekunden aufgebrochen werden können.
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