一文读懂超声波DNA打断仪

　　超声波DNA打断仪是一种基于超声波技术的实验设备，主要用于将DNA分子打断成较小的片段以便于研究。其工作原理是利用高频的超声波振动，使DNA分子发生机械性的振动和摩擦，从而使其断裂成小片段。

　　超声波 DNA 打断仪主要是利用高频的超声波振动来将样品中的细胞壁打开，使得组织样品中的 DNA 等生物分子暴露在外。同时，超声波的振荡作用还能够将样品中的颗粒均匀分散，确保混合反应的充分程度，从而提高实验结果的准确性。

　　其工作原理主要基于超声波产生的机械振动和空化效应，具体如下：

　　1.超声波的机械振动：

　　超声波是一种高频率的声波，当其在液体介质中传播时，会引起液体分子的振动。这些振动以机械波的形式传播，并随着声波的传播方向而不断向前推进。在非接触式超声波 DNA 打断仪中，超声波发生器产生的高频声波通过换能器转换为机械振动，并作用于含有 DNA 样本的液体中。

　　2.空化效应：

　　在超声波的作用下，液体介质中会产生微小的气泡。这些气泡在超声波的驱动下迅速生长并破裂，这个过程被称为空化效应。空化效应的产生是由于超声波在液体中传播时，会在高压区和低压区之间交替变化，从而在液体中形成微小的气泡。当这些气泡达到一定的尺寸后，会在超声波的负压相作用下迅速破裂，产生强烈的冲击波和微射流。

　　3.冲击波和微射流的作用：

　　这些由气泡破裂产生的冲击波和微射流具有很高的能量和速度，能够穿透细胞膜和核酸分子。在 DNA 样本中，这些冲击波和微射流能够精确地打断 DNA 分子链，从而在 DNA 上形成断裂点。通过精确控制超声波的强度、频率和作用时间，科学家们可以精确地控制 DNA 分子的切割位置和断裂数量。

　　使用超声波DNA打断仪可以大大缩短DNA等大分子的检测时间，以及方便后续研究。同时，它也可以应用于一些生物学研究领域，如基因组学、转录组学以及生物进化等等。

　　该仪器用于无菌、可超微量破碎，隔着离心管能打断染色体。专为二代测序 DNA 样本与染色质免疫共沉淀实验样本前处理量身订做，相比传统的探头接触式超声波细胞粉碎机，非接触式样品可在密闭容器下进行破碎，不产生感染性飞雾，超声波探头与样品不接触，避免交叉污染。

　　超声波DNA打断仪可获得传统超声方法更好的质量、效率和安全性。

　　应用范围：

　　1. DNA/RNA分离和提取：利用超声波打断细胞、细胞核、细胞质等组织和细胞结构，使DNA/RNA脱离其他成分并纯化出来。

　　2. DNA/RNA片段化：将长链DNA/RNA分解成短片段，方便进一步操作。

　　3. DNA修饰：利用超声波打断技术可以对DNA进行化学修饰，如添加标记、特定化学官能团等。

　　4. 细胞破碎：将细胞破碎成碎片，释放细胞内物质，如蛋白质、酶等。

　　5. 声波催化反应：超声波在液体中产生的微小泡沫空化和坍塌过程，可以用于催化化学反应。

　　6. 药物传递：超声波可利用声波波动产生的微小泡沫，在局部区域产生机械能和热量，用于药物传递和疗效提高。

　　它在生物领域中的应用范围非常广泛，可以用于分离、纯化、修饰DNA/RNA等，有助于进一步深入研究生命科学。

　　推荐非接触式超声波DNA打断仪

　　它比传统的超声波破碎仪的超声振幅输出能量更大，用于无菌破碎，隔着离心管能打断染色体、破碎细胞。非接触式杯状容器(适用于处理材料及生物危险品及有害样品)带消音压紧装置。相比传统的探头超声波处理仪，探头与样品直接接触，需要重复使用同一探头，容易造成样品交叉污染。由于每次探头插入样品的深度不同，每次超声的能量分布也不尽相同，影响实验结果的重复性和准确性。

　　产品优点：

　　一次可同时检测多个样品，实验效率高;无需频繁操作探头，各样品均在单独的全封闭试管中，避免交叉污染;可选配(-20~100度)低温恒温槽，便于样品在低温的水浴状态下工作，能量分布均匀，超声作用完quan;超声参数设置灵活，实验步骤标准化，实验重复性好，结果可靠性高。

　　逐渐成为ChIP(染色质免疫共沉淀)和 DNA 剪切研究平台的标准化工具。实验效率高、结果可靠、重复性佳，低可处理 5ul 的样本，适用珍贵的样本。

　　常见问题与解答(QA)

　　Q1: 非接触式超声波DNA打断仪的工作原理是什么?

　　A1: 该仪器通过高频超声波在液体样本中产生“空化效应”，在特定容器(如EP管或微孔板)外进行超声波处理，使液体内部产生微小气泡并破裂，从而产生剪切力，将DNA随机打断成所需大小片段。由于样本与探头无直接接触，避免了交叉污染，同时支持高通量并行处理。

　　Q2: 与传统探头接触式超声仪相比，它有哪些优势?

　　A2:

　　无交叉污染：样本密封，超声波通过水或耦合介质传递，无需直接接触探头。

　　高通量：可同时处理多个样本(如96孔板)，适合大规模测序文库制备。

　　重复性好：参数数字化控制，减少人为操作误差，片段大小分布更均一。

　　低样本损耗：无需频繁清洗探头，样本保留在密闭容器中，减少损失。

　　Q3: 如何优化DNA打断条件以获得理想片段大小?

　　A3:

　　调整参数：通过超声波能量(如焦耳)、作用时间、循环次数等控制片段大小;通常需预实验优化。

　　样本特性：DNA初始浓度、体积和缓冲液成分会影响结果，建议使用推荐缓冲体系。

　　温度控制：超声波过程中产热可能影响DNA完整性，仪器需配备冷却系统(如4℃水浴)以保持低温。

　　Q4: 适用于哪些类型的DNA样本?

　　A4: 主要用于高分子量基因组DNA(如哺乳动物、植物、微生物DNA)的片段化，适用于：

　　下一代测序(NGS)文库制备(如Illumina平台)。

　　ChIP-seq、RNA-seq等需要可控DNA片段大小的实验。

　　不适用于少量DNA(如<100 ng)或严重降解的样本。

　　Q5: 使用过程中需要注意哪些问题?

　　A5:

　　密封容器：确保样本管或微孔板密封良好，避免液体蒸发或污染。

　　耦合介质：仪器槽内需添加去离子水或专用耦合液，确保超声波有效传递。

　　避免气泡：样本液中不应有大气泡，否则会干扰超声波能量传递。

　　定期维护：清洁仪器槽，检查超声波发生器状态，校准能量输出。