Afbeelding gebaseerd op sonochemische reacties (luminol) binnenin een BuBble bag.
De BuBble bags kunnen worden gebruikt voor meer toepassingen dan alleen reiniging. In laboratoria worden ultrasone baden ook vaak gebruikt voor chemische en biochemische processen. Aangezien deze processen vaak samenhangen met cavitatie (o.a. vanwege vorming van OH radicalen), zorgen de BuBble bags hierbij voor verbetering omdat ze meer cavitatie belletjes maken.
De verbeteringen houden in een hogere opbrengst van de (bio)chemische reactie, maar ook een beter reproduceerbaar resultaat – een belangrijk voordeel voor o.a. sonochemie.
Hieronder volgt een lijst met verschillende relevante (bio)chemische processen.
Enkele processen zijn verderop uitgelicht; klik daarvoor op de link in de lijst.
- Emulsificatie
- Homogenisatie
- Oplossen
- Mixen
- Sonochemische reacties
- Uitlogen (leaching)
- Particle synthese
- Kristallisatie/precipitatie
- Exfoliation (graphite, nanosheets)
- Extractie
- Liposome formatie
- Sono(chemi)luminescentie
- Lysis van cellen
- DNA extractie
EMULSIFICATIE
Er zijn vele emulsies, zowel in het lab als in het dagelijks leven (bijv. verf, mayonaise). Deze emulsies worden vaak gemaakt van moeilijk mix-bare materialen zoals olie en water. Trillende bellen gegenereerd met ultrageluid zijn uitermate geschikt om genoeg beweging aan te brengen zodat deze materialen toch mixen en dus een emulsie vormen.
In samenwerking met de Universiteit Wageningen hebben we testen gedaan met het emulsificeren van hexadecaan in een zeepoplossing (SDS). Met een particle sizer is vervolgens gemeten hoe groot de gegenereerde druppels waren, met BuBble bags met of zonder bewerking van de wand. Wat blijkt? De BuBble bags zorgen voor een factor 10 fijnere emulsie. Daarmee is de techniek vergelijkbaar met industriële technieken zoals een high pressure homogeniser.
Emulsificatie in een BuBble bag. (a) De grafiek laat zien dat de druppels steeds kleiner worden na verloop van tijd en door de BuBble bag (hier CIB-Cavitation Intensifying Bag genoemd). (b) Een microscoopfoto van een emulsie, waarin olie-druppels in een zeepoplossing te zien zijn.
Meer resultaten van deze studie zullen worden gepubliceerd bij de CAV2015 conferentie, 6-10 december 2015 in Lausanne, Zwitserland.
Werk in samenwerking met Ralph van Zwieten en Karin Schroen (Wageningen Universiteit).
SONOCHEMISCHE REACTIES
Een van de effecten van ultrasone cavitatie is het splitsen van watermoleculen, waarbij radicalen zoals •OH kunnen ontstaan. Deze radicalen zijn sterk reactief en daardoor nuttig voor vele processen zoals sonochemie, celdoding en het opruimen van vervuilende deeltjes.
In een pilot studie hebben we gekeken naar de hoeveelheid radicalen die in de BuBble bag worden gevormd binnen een tijd van enkele minuten. We zien dat de micropits bewerking van de BuBble bags niet alleen zorgt voor iets meer radicalen, maar ook voor veel minder spreiding in de resultaten. Dit houdt in dat de resultaten veel reproduceerbaarder zijn geworden met onze BuBble bags – iets wat binnen de sonochemie een groot probleem is.
Werk in samenwerking met Youlin Liu (University of Science and Technology China).
LYSIS VAN CELLEN
Cavitatiebellen kunnen celwanden openen en zelfs cellen kapot maken (doden). Dit kan nodig zijn om bijvoorbeeld DNA extractie te kunnen doen. Vaak worden samples met cellen in Eppendorf buisjes of glazen potjes geplaatst, maar deze dempen een deel van het ultrageluid.
Eerste testen met onze BuBble bags laten zien dat die leiden tot veel meer cel lysis vergeleken met Eppendorf tubes; de verbetering t.o.v. glazen buisjes is minder groot. Meer gedetailleerde resultaten volgen binnenkort.
Werk in samenwerking met Adithya Sridhar en Severine le Gac (MIRA, Universiteit Twente).
