Ultrazvučna liza bioinžinjerenih ćelija u industrijskoj proizvodnji

Bioinžinjerizovane vrste bakterija kao što su E. coli kao i genetički modifikovane vrste sisača i biljnih ćelija se u biotehnici široko koriste za izražavanje molekula. Da bi se oslobodile ove sintetizirane bio-molekule, potrebna je pouzdana tehnika poremećaja ćelija. Ultrasonikacija visokih performansi je dokazana metoda za efikasnu i pouzdanu lizu ćelija – lako skalablirati na velike ulaze. Hielscher Ultrasonics vam nudi ultrazvučnu opremu visokih performansi za učtivu lizu ćelija kako bi proizveli velike volumene visokokvalitetne bio-molekule.

Ekstrakcija molekula iz fabrika ćelija

Za proizvodnju širokog spektra biomolekula, razni inženjerski mikrobi i biljne ćelije mogu se koristiti kao mikrobne ćelijske tvornice, Uključujući Escherichia coli, Bacillus subtilis, Pseudomonas putida, Streptomyces, Corynebacterium glutamicum, Lactococcus lacti, Cyanobacteria, Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris, Yarrowia lipolytica, Nicotiana benthamiana i alge, između mnogih drugih. Ove ćelijske tvornice mogu proizvoditi proteine, lipide, biohemije, polime, biološka mesa i oleohemije, koji se koriste kao hrana ili sirovina za industrijske primjene. Ćelije koje se koriste kao fabrike ćelija su kulturane u zatvorenim bioreaktorima, gdje mogu postići visoku efikasnost, specifičnost i niske energetske zahtjeve.
Da bi se izolirale ciljne molekule iz bioinžinjernih kultura ćelija, ćelije moraju biti poremećene tako da se oslobodi intraćelijski materijal. Ultrazvučni poremećaji ćelija su dobro uspostavljeni kao vrlo pouzdana i efikasna tehnika za dezintegraciju ćelija i oslobađanje spoja.

Informativni zahtev




Zabilježi naš Politika privatnosti.


Ultrazvučna dezintegracija ćelija se koristi za izolaciju spoja iz fabrika bakterijskih ćelija.

Ultrazvučni dezintegratori ćelija kao što su UIP2000hdT koriste se za izolaciju spoja iz mikrobnih ćelijskih fabrika.

Mikrobne ćelijske tvornice su metabolički inžinjerizirane ćelije koje se koriste za sintezu različitih spoja kao što su bioaktivne supstance, aktivni farmaceutski sastojci (API- i), biološka grožđa, polimetri i proteini. Ultrazvučni dezintegratori ćelija su pouzdani, brzi i efikasni, kada je u pitanju izolacija onih vrijednih spoja iz unutrašnjosti ćelije.

Mikrobne ćelijske tvornice su metabolički inžinjerizirane ćelije koje se koriste za sintezu različitih vrijednih spoja. Ultrazvučni poremećaj ćelija je efikasna i pouzdana metoda za oslobađanje vrijednih spoja iz unutrašnjosti ćelije.
studija i grafika: ©Villaverde, 2010.

Prednosti ultrazvučnih poremećaja ćelija

Kao ne-termalna, blaga, ali vrlo efikasna tehnologija, ultrazvučni disruptori se koriste u laboratoriji i industriji za lizaciju ćelija i za proizvodnju visokokvalitetnih ekstrakta, npr.

Zašto Ultrasonicators za poremećaj ćelije?

  • Visoko efikasno
  • Ne-termalne, idealne za temperaturno osjetljive tvari
  • Pouzdani, ponavljajući rezultati
  • Precizna kontrola obrade
  • Linearno skalablno na veće ulaze
  • Dostupno za industrijske proizvodne kapacitete

Power-Ultrasound for Efficient Disruption of Microbial Cell Factories

Mechanism and Effects of Ultrasonic Cell Disruptors:
Ultrazvučni poremećaj ćelija se koristi u klupi-top i industrijskoj skali da poremeti metabolički inžinjernih mikrobnih ćelija, tako zvanih ćelijskih fabrika, za oslobađanje vrijednih spoja.Ultrazvučni poremećaj ćelije je koristio snagu ultrazvučnih talasa. Ultrazvučni homogenizator / cell disruptor je opremljen sondom (zvanom sonotrode) napravljenom od legure titana koja oscilira na visokoj frekvenciji od cca 20 kHz. To znači da ultrazvučna sonda parova 20.000 vibracija u sekundi u soniciranu tečnost. Ultrazvučni valovi zajedno u tečnost karakteriziraju naizmjenični ciklusi visokog tlaka / niskog tlaka. Tokom ciklusa niskog pritiska, tečnost se širi i nastaju minutni vakuumski mjehurići. Ovi vrlo mali mjehurići rastu preko nekoliko ciklusa naizmjeničnog pritiska dok ne mogu apsorbirati bilo kakvu dalju energiju. U ovom trenutku, mjehurići kavitacije impliraju nasilno i stvaraju lokalno izvanredno energetski gusto okruženje. Ovaj fenomen je poznat kao akustična kavitacija i karakteriziraju je lokalno vrlo visoke temperature, vrlo visoki pritisci i sile smicanja. Ovi smiceni stresovi lome efikasno ćelijske zidove i povećavaju prijenos mase između unutrašnjosti ćelije i okolnog otapa. Kao čisto mehanička tehnika, ultrazvučno generirane sile smicanja se široko koriste i preporučena procedura za poremećaj bakterijskih ćelija, kao i za izolaciju proteina. Kao jednostavna i brza metoda poremećaja ćelija, sonikacija je idealna za izolaciju malih, srednje i velikih volumena veličine. Hielscherovi digitalni ultrasonikatori opremljeni su jasnim jelovnikom postavki za preciznu kontrolu sonikacije. Svi podaci o sonikaciji se automatski pohrane na ugrađenoj SD-kartici i jednostavno su pristupačni. Sofisticirane opcije disipacije toplote kao što su vanjsko hlađenje, sonikacija u puls modu itd. tokom ultrazvučnog procesa dezintegracije osiguravaju održavanje idealne temperature procesa i time netaknutost ekstrahovanih spoja osjetljivih na toplinu.

Research Underlines the Strengths of Ultrasonic Cell Disruption and Extraction

Prof. Chemat et al. (2017) nastavlja u svojoj studiji da je "ekstrakcija uz pomoć ultrazvuka zelena i ekonomski održiva alternativa konvencionalnim tehnikama za hranu i prirodne proizvode. Glavne pogodnosti su snizenje vremena vađenja i obrade, količina korištene energije i otavara, operacije jedinice i CO2 emisije."
Gabig-Ciminska et al. (2014) su koristili homogenizer visokog pritiska i ultrazvučni ćelijski dsintegrator u svojoj studiji za lizu spora kako bi oslobodili DNK. Uspoređujući obje metode poremećaja ćelija, istraživački tim zaključuje da je u vezi sa lizom ćelija za DNK spora,"analiza je urađena upošljavajući lizate ćelija iz homogenizacije visokog pritiska. Nakon toga, shvatili smo da ultrazvučni poremećaj ćelija ima izvanredne prednosti u tu svrhu. Prilično je brz i može se obraditi za male volumene uzoraka." (Gabig-Ciminska et al., 2014)

4000 vata snažan ultrazvučni procesor UIP4000hdT se koristi za ometanje bioinžinjernih ćelija (dakle, ćelijskih fabrika) kako bi se oslobodile ciljne molekule.

Industrijski ultrazvučni dezintegrator ćelija UIP4000hdT (4000W, 20kHz) za kontinuiranu inline izolaciju i pročišćavanje sintetiziranih spoja iz mikrobnih ćelijskih fabrika.

Informativni zahtev




Zabilježi naš Politika privatnosti.


Biomolekule iz fabrika ćelija za proizvodnju hrane

Mikrobne ćelijske tvornice su održiva i efikasna metodologija proizvodnje koristeći mikrobne organizme za proizvodnju visokih prinosa materinjskih i nematerijskih metabolita metaboličkim bio-inženjeringom mikrobnih mikroorganizama kao što su bakterije, ovce, gljivice itd. Masovni enzimi se na primjer proizvode koristeći mikroorganizme auch kao Aspergillus oryzae, gljivice i bakterije. Ti masovni enzimi se koriste za proizvodnju hrane i napica, kao i u poljoprivredi, bioenerdžiji i nezi domaćinstava.
Određene bakterije kao što su Acetobacter xylinum i Gluconacetobacter xylinus proizvode celulozu tokom procesa fermentacije, gdje se nanofiberi sintetiziraju u procesu odonda na gore. Bakterijska celuloza (poznata i kao mikrobna celuloza) je hemijski ekvivalentna biljnoj celulozi, Ali ima visok stepen kristalnosti i visoke čistoće (bez lignina, hemiceluloze, pektina i drugih biogenih komponenti) kao i jedinstvenu strukturu celuloze nanofiber-tkane trodimenzionalne (3D) retikulirane mreže. (cf. Zhong, 2020) U poređenju sa biljnom celuloza, bakterijska celuloza je održivija i proizvedena celuloza je čista ne traži složene korake pročišćavanja. Ultrasonikacija i ekstrakcija otapila koristeći NaOH ili SDS (natrij dodecil sulfat) su vrlo efikasni za izolaciju bakterijske celuloze iz bakterijskih ćelija.

Biomolekule iz cell Factories for Pharmaceutical and Vaccine Production

Jedan od najiskusnijih farmaceutskih proizvoda izvedenih iz ćelijskih fabrika je humani inzulin. Za bioinžinjersku proizvodnju inzulina koriste se pretežno E. coli i Saccharomyces cerevisiae. Budući da bio-sintetizirane molekule nano veličine nude visoku biokompatibilnost, biološke nanočestice kao što je feričin su prednost za brojne primjene biomanufaktora. Osim toga, proizvodnja u metabolički inžinjeriranim mikrobovima je često znatno učtivija u dobivenim prinosima. Na primjer, proizvodnja artemisinske kiseline, resveratrola i likopena se desetostruko povećala na nekoliko stotina puta, i već je uspostavljena ili je u razvoju industrijskoj proizvodnji razmjera. (cf. Liu et al.; Mikrob. Činjenica o ćelijama. 2017)
Na primjer, biomolekule zasnovane na proteinima sa samosastavljajućim svojstvima kao što su ferimin i čestice slične virusima su posebno zanimljive za razvoj cjepiva jer oponašaju i veličinu i strukturu patogena i podložne su površinskom konjugaciji antigena kako bi promovirale interakciju s imunološkim ćelijama. Takve molekule su izražene u tako zvanim ćelijama (npr. inžinjeri E. coli soja), koje proizvode određenu ciljnu molekulu.

Protocol for Ultrasonic Lysis and of E. coli BL21 for Ferritin Release

Fericin je protein, koji je primarna funkcija skladištenje željeza. Ferritin pokazuje obećavajuće mogućnosti kao samosastavljajuće nanočestice u cjepivima, gdje se koristi kao vozilo za dostavu cjepiva (npr. SARS-Cov-2 spike proteini). Naučna istraživanja Sun i. al. (2016) pokazuje da se rekombinantni feritina može osloboditi kao rastvorljiv oblik iz Escherichia coli pri niskim NaCl koncentracijama (≤50 mmol/L). Kako bi se izrazio feritina u E. coli BL21 i da bi se ferrtin oslobodio, uspješno je primijenjen sljedeći protokol. Rekombinantni pET-28a/feritin plazmid je pretvoren u E coli BL21 (DE3) soj. Ćelije feritina E coli BL21 (DE3) su bile kulturane u LB medijima rasta sa 0,5% kanamicina na 37°C i inducirale su se u OD600 od 0,6 sa 0,4% izopropil-β-D-tiogalaktopiranoside 3 sata na 37°C. Konačna kultura je potom pobrana centrifugacijom na 8000g 10 minuta na 4°C, a kuglica je prikupljena. Zatim, kuglica je ponovo uložena u LB medijumu (1% NaCl, 1% Typone, 0,5% ekstrakta ovce)/liznog bafera (20 mmol/L Tris, 50 mmol/L NaCl, 1 mmol/L EDTA, pH 7,6) i različite koncentracije NaCl otopine (0, 50, 100, 170, odnosno 300 mmol/L). Za lizu bakterijskih ćelija, sonikacija je primijenjena u modu pulsa: npr. ultrasonicator UP400St na 100% amplitude sa ciklusom dužnosti od 5 sekundi ON, 10 sekundi ISKLJUČENO, za 40 ciklusa) i zatim centrifugiran na 10 000g 15 minuta na 4°C. Supernatant i precipitat su analizirani natrijevim dodecyl sulfat poliaklilamid gel elektroforezom (SDS-PAGE). Svi natrijevi dodecil-sulfatni geli su skenirani skenerom visoke rezolucije. Gel slike su analizirane pomoću Magic Chemi 1D softvera. Za optimalnu jasnoću, proteinske trake su otkrivene podešavanjem parametara. Podaci za bendove su generirani iz tehničkih triplikata. (cf. Sun et al., 2016)

Informativni zahtev




Zabilježi naš Politika privatnosti.


Ultrazvučni cell Disruptors for Industrial Lysis of Cell Factories

Ultrazvučna liza i ekstrakcija je pouzdana i udobna metoda za oslobađanje metabolita iz ćelijske tvornice i time pomaže u učtivoj proizvodnji ciljnih molekula. Ultrazvučni ćelijski disruptori su dostupni od laboratorije do industrijske veličine i procesi se mogu skalirati potpuno linearno.
Hielscher Ultrasonics je vaš kompetentni partner za ultrazvučne disruptore visokih performansi i ima dugoročno iskustvo u oblasti implantacije ultrazvučnih sistema u klupa-top i industrijske postavke.
Hielscher ultrasonicators se može daljinski kontrolirati putem kontrole preglednika. Parametri sonikacije se mogu pratiti i podesiti upravo na procesne zahtjeve.Kada je riječ o sofisticiranom hardveru i softveru, Hielscher Ultrasonics sistemi poremećaja ćelija ispunjavaju sve zahtjeve za optimalnu kontrolu procesa, jednostavan rad i korisnik-prijateljnost. Korisnici i korisnik Hielscher ultrasonicators cijene korist koju Hielscher ultrazvučni ćelijski disruptori i ekstraktori omogućavaju precizno praćenje i kontrolu procesa – putem digitalnog touch-displaya i daljinskog upravljača preglednika. Svi važni podaci o sonikaciji (npr. neto energija, totalna energija, amplituda, trajanje, temperatura, pritisak) automatski se čuvaju kao CSV fajl na integrisanoj SD-kartici. To pomaže da se dobiju reproduktivni i ponove rezultati i olakšava standardizacija procesa kao i ispunjenje Dobrih proizvodnih praksi (cGMP).
Naravno, Hielscherovi ultrazvučni procesori su izgrađeni za 24/7 rad pod punim teretom i stoga se mogu pouzdano raditi u postavkama industrijske proizvodnje. Zbog velike robusnosti i niskog održavanja, prekidanje ultrazvučne opreme je zaista nisko. CIP (clean-in-place) i SIP (sterilize-in-place) osobine minimiziraju mukotrpno čišćenje, pogotovo jer su svi mokri dijelovi glatke metalne površine (bez skrivenih otvora ili mnoški).

Tabela u nastavku daje naznaku približan kapacitet prerade naših ultrasonicators:

Batch Volumen protok Preporučeni uređaji
1 do 500ml 10 do 200ml / min UP100H
10 do 2000mL 20 do 400mL / min Uf200 ः t, UP400St
00,1 do 20L 00,2 do 4L / min UIP2000hdT
10 do 100l 2 do 10L / min UIP4000hdT
N / A. 10 do 100L / min UIP16000
N / A. veći klaster UIP16000

Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!

Traži više informacija

Molimo koristite formular ispod da Zatražit dodatne informacije o ultrazvučnim procesorima, aplikacijama i cijeni. Biće nam drago da diskutujemo o vašem procesu sa vama i da vam ponudimo ultrazvučni sistem.









Molim vas, obratite se našem Politika privatnosti.


Ultrazvučni homogenizatori visoke smice se koriste u laboratoriji, klupi-vrhu, pilotu i industrijskoj obradi.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za miješanje aplikacija, disperziju, emulgaciju i ekstrakciju na laboratorijskim, pilotskim i industrijskim skalama.



Književnost/reference

Činjenice vredi znati

Sono-bioreaktori

Ultrazvuk se koristi s jedne strane za ometanje ćelija kako bi se oslobodili intraćelijski spojevi, ali se primjenjuje s blažim amplitudama i / ili kao pulsirajući ultrazvučni izboji, sonication može uveliko poboljšati metaboličke produktivnosti mikrobnih, biljnih i životinjskih ćelija u bioreaktorima i time pojačati biotehnološki procesi. Ultrazvučne sonde se mogu jednostavno integrirati u bioreaktore (nazovi sono-bioreaktori) kako bi se intenzivirala efikasnost živih biokatalista. Hielscher ultrasonicators omogućava precizno kontrolirane ultrazvučne uvjete, koji mogu biti optimalno fino podešeni na visoku katalitičku pretvaranje živih ćelija. Saznajte više o Hielscher ultrazvučnim sondama za sonobioreaktore i efektima ultrazvučno pojačane biokatalize!

Cell Factories and the Synthesis of Metabolites

Različiti mikroorganizmi mogu sintetizirati slične metabolite, na primjer, za proizvodnju aminokiselina Corynebacterium, Brevibacterium, i Escherichia coli su uspješno korišteni; vitamini hae su sintetizirani koristeći Propionibacterium i Pseudomonas; organske kiseline su izvedene iz Aspergillus, Lactobacillus, Rhizopus; dok enzime mogu napraviti Aspergillus i Bacillus; antibiotike mogu proizvesti Streptomyces i Penicillium; dok se za proizvodnju biosufaktanata obično formiraju Pseudomonas, Bacillus, i Lactobacillus se koriste kao ćelijske tvornice.

E. Coli as Microbial Cell Factories

Bakterije E. coli i njegovi brojni soovi su široko korišteni molekularna biologija ans je postao kao jedan od prvih efikasnih ćelijskih modela koji se koriste asmikrobne ćelijske tvornice za proizvodnju rekombinantnih proteina, bioguila, i raznih drugih hemikalija. E. coli ima prirodnu sposobnost da proizvodi nekoliko spoja, što je poboljšano bio-inženjeringom i genetičkim modifikacijama. Na primjer, prenosom heterolognih enzima, sposobnost E.coli za proizvodnju brojnih proizvoda je modificirana kako bi se razvili novi biosintetski putevi.
(Antonio Valle, Jorge Bolívar: Chapter 8 – Escherichia coli, the workhorse cell factory for the production of chemicals. In: Editor(s): Vijai Singh, Microbial Cell Factories Engineering for Production of Biomolecules, Academic Press, 2021. 115-137.)

Streptomyces kao Mikrobne ćelije Tvornice

Streptomice su najveća grupa aktinomiceta; Vrste streptomija su rasprostranjene u vodenim i teretrijskim ekosistemima. Članovi roda Streptomyces su od komercijalnog interesa zbog svog kapaciteta za proizvodnju ogromnog broja biomolekula i bioaktivnih sekundarnih metabolita. Proizvodi klinički korisne antibiotike kao što su tetraciklini, aminoglikozidi, makrolidi, hloramfenikol i rifamicini. Osim antibiotika, Streptomyces proizvodi i druge vrlo vrijedne farmaceutske proizvode uključujući antitumore, imunostimulatorne, imunosupresivne, antioksidativne agense, insekticide i antiparazitske lijekove, koji imaju široke medicinske i poljoprivredne primjene.
Vrste streptomija proizvode niz enzima koji su medicinski važni, uključujući L-asparaginazu, urikazu i holesterol oksidazu. Mnogi aktinomiceti mogu proizvesti industrijski važne enzime kao celulaze, chitinaze, chitosanaze, α-amilaza, proteaze i lipaze. Mnogi aktinomiceti mogu proizvesti različite pigmente koji su potencijalno dobra alternativa sintetičke boje. Streptomyces vrste imaju veliki kapacitet za proizvodnju aktivnih površinskih biomolekula uključujući bioemulsifikatore i biopočinjače. Antidijabetička akarboze proizvedena je od sojova Streptomycesa putem mikrobne fermentacije. Vrste Streptomyces su pokazale sposobnost sinteze inhibitora sinteze holesterola, kao pravastatin. Nedavno, Streptomyces vrste mogu se koristiti kao ekološki prijateljski "nanofactories" za sintezu nanočestica. Neke vrste Streptomyces obećavaju proizvodnju vitamina B12.
(Noura El-Ahmady El-Naggar: Chapter 11 – Streptomyces-based cell factories for production of biomolecules and bioactive metabolites, In: Editor(s): Vijai Singh, Microbial Cell Factories Engineering for Production of Biomolecules, Academic Press, 2021. 183-234.)


Ultrazvuka visokih performansi! Hielscherov proizvodni raspon pokriva cijeli spektar od kompaktnog lab ultrasonicatora preko klupa-top jedinica do puno-industrijskih ultrazvučnih sistema.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorija u industrijske veličine.