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在特定領域或情境中,展示產品、服務或解決方案如何被實際應用以解決具體問題的實例
蒼蠅(如家蠅)作為重要的模式生物和資源昆蟲,廣泛應用于遺傳學、昆蟲生理生化、微生物降解、飼料蛋白開發及法醫昆蟲學等研究領域。在核酸提取、蛋白質分析、代謝物檢測及病原微生物檢測等實驗中,首要步驟是將昆蟲樣本徹底破碎,以實現細胞內成分的有效釋放。然而,蒼蠅體表覆蓋堅硬的幾丁質外骨骼,內部肌肉組織發達,且常攜帶大量共生微生物,傳統的手工研磨或液氮冷凍研磨不僅操作繁瑣、效率低下,還易造成樣品交叉污染和核酸降解。本實驗采用新芝生物高通量組織研磨器SCIENTZ-48對蒼蠅樣本進行快速干磨處理,驗證其在富含幾丁質的昆蟲樣品中的破碎效果,為昆蟲分子生物學研究提供高效、標準化的樣品前處理方案。
傳統研磨方法存在的痛點
外骨骼堅韌難破碎:蒼蠅體表覆蓋致密的幾丁質外骨骼,結構堅韌且富有彈性,傳統研缽或普通粉碎機難以將其徹底破碎,常殘留完整的附肢或角質層碎片,影響裂解效率和后續分析。
樣本易交叉污染:手工研磨或使用不密閉的容器處理時,樣品容易飛濺,且在不同樣本間切換時容器和工具清洗困難,存在較高的交叉污染風險,尤其不利于病原檢測或微量分析。
核酸與蛋白易降解:蒼蠅組織內含活躍的核酸酶和蛋白酶,常溫下研磨時,因摩擦產熱及細胞破碎后酶類釋放,容易導致DNA、RNA或目標蛋白的降解,影響定性定量結果的準確性。
通量低,重復性差:傳統研缽一次僅能處理少量樣本,且研磨力度、時間難以標準化,造成批次間效果差異大,難以滿足現代實驗室高通量、可重復的要求。
實驗準備
實驗樣品:實驗室凍存家蠅(完整蟲體,無雜質)
實驗目的:驗證新芝生物高通量組織研磨器SCIENTZ-48在常溫干磨條件下,能否高效破碎凍存蒼蠅的堅硬外骨骼及內部組織,獲得均勻的粉末或勻漿狀組織裂解物,以有效釋放基因組DNA、總RNA或總蛋白,滿足后續PCR擴增、蛋白免疫印跡(Western Blot)、酶活性測定及代謝組學分析的要求,同時避免樣品間的交叉污染和生物大分子降解。
實驗耗材:2ml離心管、6mm研磨珠1顆,3mm研磨珠2顆
實驗設備:
實驗步驟
樣本準備: 取出凍存的蒼蠅成蟲樣本,放入預冷的2ml離心管中。迅速加入6mm研磨珠1顆作為主破碎介質,并補充適量3mm研磨珠以填充蟲體間隙。
參數設置:設置研磨頻率為50HZ, 運行時間約300秒(視樣品量及所需細度可適當調整)。本實驗為干磨,無需添加裂解液,若后續直接進行核酸提取,也可在研磨前加入少量保護劑或裂解緩沖液。
進行研磨:將離心管裝入適配器,對稱配平后鎖緊艙門,啟動研磨程序。設備通過高頻三維振蕩帶動研磨珠反復撞擊、剪切蟲體,在數秒至數分鐘內將堅硬的外骨骼和內部組織徹底破碎。
結束取樣:研磨完成后,打開離心管,可觀察到蒼蠅蟲體已完全破碎,呈均勻細膩的粉末狀或濕潤的糊狀物(若蟲體本身含水量較高),無肉眼可見的完整附肢、頭部或翅片段。
實驗結果

左:研磨前 ; 右:研磨后
經高通量組織研磨器SCIENTZ-48處理后,原本結構完整的凍存蒼蠅成蟲被徹底破碎,轉變為細膩、均勻的粉末狀組織物,顏色呈現自然的淺黃色,無完整外骨骼碎片殘留,組織細胞充分破裂,內容物有效釋放。可直接用于基因組DNA提取、總RNA提取、蛋白質提取或代謝物分析,所得產物質量穩定,批次間重復性良好。
注意事項
01蒼蠅樣本應充分凍存,并在研磨前保持冷凍狀態,低溫環境能顯著增強外骨骼脆性提高破碎效率,同時有效抑制核酸酶和蛋白酶活性,保護生物大分子。
02裝樣量不宜超過研磨罐容積的三分之一,以保證研磨珠有足夠的運動空間,確保破碎均勻。
03不同蟲態(幼蟲、蛹、成蟲)的外骨骼硬度差異較大,需根據樣品類型調整研磨頻率和時間。對于蛹殼等極硬樣本,建議延長研磨時間或增加大珠比例。
04研磨結束后,為避免樣品吸潮或降解,應盡快進行后續提取實驗。
05離心管和研磨珠使用后需用酶清洗液或強堿性清洗劑徹底清洗、滅菌,去除殘留的核酸和蛋白,避免對后續實驗的干擾。
◆實驗結果表明,新芝生物高通量組織研磨器SCIENTZ-48能夠高效處理蒼蠅這類富含幾丁質外骨骼的昆蟲樣本,實現蟲體的快速、徹底破碎,獲得均勻的組織粉末,有效釋放核酸和蛋白質等目標分子。該方法操作簡便、安全、通量高、重復性好,顯著提升了昆蟲樣本前處理的效率與質量,完全適用于昆蟲分子生物學、病原檢測、蛋白組學及資源昆蟲開發利用等研究領域中的樣品制備環節。
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