非接觸式超聲波DNA打斷儀通過超聲波空化效應與機械剪切力的協同作用,實現DNA分子的快速打斷,其核心打斷方法及優勢如下:
一、打斷方法:
空化效應的產生
儀器通過壓電轉換器將電信號轉換為高頻聲波(通常為20-100 kHz),在液體介質(如DNA溶液)中傳播時,聲波壓力交替變化形成高壓區和低壓區。
低壓區產生微小氣泡(空化泡),這些氣泡在超聲波的負壓相作用下迅速生長,并在高壓相作用下瞬間破裂,釋放出沖擊波和微射流。
機械剪切力的作用
沖擊波和微射流具有很高的能量和速度(可達100 m/s),能夠穿透DNA分子鏈,通過剪切力直接斷裂DNA雙鏈或單鏈。
空化泡破裂時產生的局部高溫(約5000 K)和高壓(約1000 atm)進一步增強剪切效果,但這一過程在液體中瞬時完成,對DNA的損傷較小。
非接觸式操作
超聲波通過離心管或反應容器壁直接穿透至樣品,無需探頭與樣品直接接觸,避免了傳統接觸式打斷儀可能引入的樣品污染和交叉污染。
樣品置于獨立的全封閉試管中,實驗安全性更高,尤其適用于無菌或高價值樣品(如臨床樣本、稀有基因組DNA)。
二、技術優勢:
片段大小可控
通過調節超聲波參數(功率、頻率、作用時間、脈沖間隔),可準確控制DNA片段的平均長度(如100-500 bp),滿足二代測序(NGS)、染色質免疫共沉淀(ChIP)等實驗需求。
例如:設置超聲功率為100W、工作時間20s、間隔10s、總時長4分鐘,可將全基因組DNA打斷為平均266bp的片段,99-503bp區間占比達89.33%。
高通量處理能力
儀器通常配備多通道適配器(如8通道、16通道或32通道),可同時處理多個樣品,單次實驗通量顯著高于傳統接觸式打斷儀。
萊恩德DNA打斷儀20-400Khz混頻超聲功能,頻率自適應,能適應多種樣本處理需求,提高破碎效率。
打斷效果均一
超聲波在液體中具有廣泛的分布性和穿透性,結合旋轉離心管或三維聚焦技術,可確保樣品各區域受到均勻的剪切力,避免局部過度打斷或未打斷。
毛細管電泳檢測結果顯示,非接觸式打斷的DNA片段分布集中,目標長度片段得率高。
低溫保護與生物安全
儀器可配備低溫恒溫槽(如4℃),防止超聲過程中樣品過熱,保護DNA完整性。
全封閉操作避免氣溶膠傳播,降低生物危害風險,符合實驗室生物安全要求。
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