La sonication utilise des ondes sonores pour agiter les particules dans une solution. Il convertit un signal électrique en une vibration physique pour séparer les substances. Ces perturbations peuvent mélanger des solutions, accélérer la dissolution d'un solide dans un liquide, comme du sucre dans l'eau, et éliminer le gaz dissous des liquides. Dans les tests ADN, la sonication sépare les molécules et rompt les cellules, libérant des protéines pour les tests.
Les ondes sonores
Le son est une onde de haute et basse pression alternée. La fréquence d'une onde sonore est la fréquence à laquelle les particules d'une substance vibrent lorsque l'onde sonore la traverse. La sonication utilise généralement des ondes ultrasonores avec des fréquences de 20 kHz (20 000 cycles par seconde) ou plus. Ces fréquences sont supérieures à ce que vous pouvez entendre, mais une protection auditive est toujours recommandée pendant la sonication car le processus crée un bruit strident fort. Plus la fréquence est élevée, plus l'agitation des particules est forte.
Pièces de sonicateur
Un sonicateur est un équipement de laboratoire puissant avec un générateur électrique à ultrasons qui crée un signal pour alimenter un transducteur. Le transducteur convertit le signal électrique à l'aide de cristaux piézoélectriques – des cristaux qui répondent directement à l'électricité en créant une vibration mécanique. Le sonicateur préserve et amplifie la vibration jusqu'à ce qu'elle passe à la sonde. La sonde se déplace dans le temps avec la vibration pour la transmettre à la solution et monte et descend rapidement. L'opérateur du sonicateur peut contrôler l'amplitude en fonction des propriétés de la solution. Une petite pointe de sonde produit une réaction plus intense qu'une grande pointe de sonde, mais une grande pointe atteint une plus grande partie de la solution.
Tous les sonicateurs n'ont pas de sondes. Certains sonicateurs produisent des ondes sonores dans des échantillons dans un bain-marie à ultrasons.
Processus de sonication
Pendant la sonication, les cycles de pression forment des milliers de bulles de vide microscopiques dans la solution. Les bulles s'effondrent dans la solution dans un processus connu sous le nom de cavitation. Cela provoque de puissantes ondes de vibration qui libèrent une énorme force énergétique dans le champ de cavitation, ce qui perturbe interactions moléculaires telles que les interactions entre les molécules d'eau, sépare les amas de particules et facilite mélange. Par exemple, dans les vibrations de gaz dissous, les bulles de gaz se rassemblent et quittent plus facilement la solution.
L'énergie des ondes sonores crée une friction dans la solution, ce qui crée de la chaleur. Pour empêcher un échantillon de chauffer et de se dégrader, conservez-le sur de la glace avant, pendant et après la sonication.
Si les cellules et les protéines sont trop fragiles pour résister à la sonication, une alternative plus douce est la digestion enzymatique ou le broyage avec du sable.