Covaris AFA-高质量样品前处理平台[新品推荐]

探头式超声波破碎仪在样本前处理时有着种种弊端，局部过热，无法处理小体积样本，交叉污染等。这是目前样本制备存在的瓶颈问题。而Covaris可以将组织、细胞等匀浆破碎成微米甚至纳米级大小的颗粒，从而使各种目标分子得以充分释放。此技术已经被全世界顶尖研究者广泛用于新一代的测序分析中。

样本前处理过程中，如果组织或细胞等无法充分破碎，会导致目的分子如DNA、RNA等无法完全充分的释放，影响后续研究无法得到样本内完整的结果信息。*早客户进行组织匀浆、细胞裂解等实验时，大多使用探头式超声波破碎仪，而探头式超声波破碎仪有着种种弊端，局部过热，无法处理小体积样本，交叉污染等。这就是目前样本制备存在的瓶颈问题。就如下左图中所展示的那样。而Covaris可以将组织、细胞等匀浆破碎成微米甚至纳米级大小的颗粒，从而使各种目标分子得以充分释放，这是样本制备的重要环节。如果破碎不彻底，使生物大分子形成的高级复合结构（如核糖体，RNA 和蛋白质的复合物）没有被彻底分离，那么在后续核酸纯化的过程中，就会有大量 RNA 以复合物的形式被离心沉降掉，从而使*终RNA 的产量大大降低，并破坏了生物信息的完整性。即 Covaris AFA技术可以充分破碎细胞、细胞器、膜结构，*大量充分有效的释放目的分子，提高得率，并保证生物大分子完整性。(如下右图中展示)。

 

样本制备在研究中的重要地位

Covaris AFA技术原理

Covaris AFA（Adaptive Focused Acoustics™)技术，是将高速发展的医用超声显像诊断（低强度聚焦超声）与体外震波碎石治疗（高强度聚焦超声）的技术优势结合起来，并与先进的微处理器及机器控制结合起来，可以应用在多种生命科学研究中。AFA 技术原理实质上是一个受控的液体空腔化的动力学过程，简单可理解为：当声波通过液体时，产生的微小气泡迅速膨胀，随后由于液体迅速返回空穴导致气泡崩溃，从而产生液流剪切力， Covaris AFA技术就是通过控制这种气穴作用来控制剪切力，即成百上千个空化气泡的累加作用，产生的液流冲击力>100m/sec，AFA 技术即通过计算机控制和仪器及耗材各部分的精确设计，通过输入功率强度、持续时间和工作系数等参数的设置， 控制作用在样本上的超声波能量和波形。 Covaris 采用自动聚焦声学（Adaptive FocusedAcoustics）的**技术，该技术整合了非线性、高强度、会聚性声学冲击波和高级计算机控制系统。通过圆盘状传感器将声波能量聚焦在样品上，且能量强度可控，采用非接触并等温的方式进行样品的匀浆或混匀。（如图）

 

Adaptive Focused Acoustics™ (AFA)自适应聚焦声波

AFA与细胞裂解

Covaris可以对大肠杆菌、组织培养细胞系、真菌孢子、酵母和植物细胞等样品进行细胞裂解操作。典型的例子就是酵母的细胞裂解实验，结果显示，Covaris AFA系列高性能样品处理系统操作的细胞裂解可见完整的酵母细胞残核，而用传统的玻璃珠处理后可见未处理细胞核残核碎片混合在一起，足见Covaris在细胞处理方面的优势（下图）。

 

AFA与RNA提取

组织样品的匀浆操作，对后续DNA/RNA的抽提得率和质量是至关重要的环节。通过比较多种组织样品前处理方式对不同组织RNA抽提得率的影响，结果显示Covaris AFA系列高性能样品处理系统的处理效果要明显优于研钵研磨或磁珠搅拌等方式。

不同处理方法对各种组织样品RNA抽提得率的影响

不同的处理方法：
匀浆机（polytron）
珠子研磨机（Bead-beater）
研钵研磨（morter/pestle）
Covaris AFA

结果证明：不同的组织分别用匀质搅拌机、珠子研磨机、研钵研磨和Covaris处理，结果证明Covaris处理得到的RNA的量远远多于其他方法， 并且研钵研磨法得到的RNA基本完全降解。

从起始量约为40mg乳腺癌肿瘤组织中抽提总RNA，比较珠子研磨法和Covaris系统处理过样品的抽提效率，测定产物浓度和纯度，发现Covaris可以使RNA总产量提高15倍以上，并且保持了良好的纯度。
 
蛋白提取

 

Covaris 系统在低温、等温环境中处理样本，可防止因过热效应造成的蛋白降解，例如，将E.coli裂解物进行2D DIGE分析，对Cy2标记的内标进行成像后，可见，经Covaris处理过的样本中保留了大量的高分子量蛋白（左上图），而经过传统的Sonicator处理的样本中小分子量蛋白显著增多，由此可见，传统的Sonicator由于热效应会造成蛋白质的降解（上图）。

经Covaris处理的样本，其异质性更高，质谱鉴定的结果具有更多的峰（Covaris44个峰，对照组33个峰）。

AFA与传统超声破碎比较的优势
  
先进的 AFA 技术经常和传统的超声波技术混淆，因为都是利用声波能量。但和 AFA 技术相比，传统的超声处理是一种更早更简单的技术，使用低频率，非聚焦（发散）的声波能量，并且是在可听到的声波范围内(因此有很大噪音)，大多数是探头或水浴的超声波仪器。非聚焦的声波能量会快速消散，而且处理过程中会对样本产生大量的热损伤（热力学**定律），快速消散的低频率声波能量会降低处理效率，因此为获得预期效果，超声处理过程需要相对大量的声波能量。作用在样品上多余的能量产生的热量导致热的分子损伤以及不均一的处理作用。

探头式超声波仪作用时和样本直接接触，因此相对于水浴式超声波仪可以更集中的向样本传递能量，然而，直接的接触对于微量样品是一个难题，同时会导致交叉污染，还可能产生由于探头腐蚀引起的污染。
水浴式超声波仪作用时和样本隔绝，但需要注意的是由于声能散布整个水浴，因此需要比探头式超声波仪更多的能量输入。众所周知，探头超声波和水浴超声波要想得到预想的生物或化学分子时经常会不可预知的对样本造成过热损伤。

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