Ultrazvuková výroba vysoce čištěných Schizophyllan β-glukanů

Schizophyallan je houbový β-glukan s imunomodulačními vlastnostmi. Pro vysoce aktivní léčivé účinky musí mít schizophyllan nízkou molekulovou hmotnost, aby se prokázala lepší biologická dostupnost. Bylo prokázáno, že ultrazvuku snižuje molekulovou hmotnost schizophyllanu. Jako spolehlivá a účinná metoda, sonikace může být snadno použita pro výrobu schizophyllan s nízkou molekulovou hmotností.

Schizophyllum houby

Houba Schizophyllum commune obsahuje β-glukan schizpphyllan, také známý jako Sizofiran, SPG, Sonifilan, SizofilanDruhy houby Schizophyllum rostou v přírodě na rozkládajících se stromech po období dešťů. Ovocná těla se sbírají v následujícím období sucha. Druhy Schizophyllum jsou bohaté na biochemické sloučeniny, jako jsou glukany, a proto se konzumují zejména v tropických zemích jako potraviny a léky. Díky svým imunomodulačním, antifungálním, antineoplastickým a antivirovým vlastnostem přilákala obec Schizophyllum, známá také jako houba Splitgill, biotechnologické a farmaceutické společnosti.
Polysacharid schizophyllan, také známý jako sizofiran, sonifilan nebo sizofilan, je hlavní β-glukan nalezený v houbách Schizophyllum, které nabízejí vysoce účinný bioaktivní β-glukan schizophyllan.
Schizophyllum commune houby rostou v přírodě na stromech, mycellium může být také kultivováno ve fermentačním vývaru. Pro farmaceutické a kosmetické aplikace je schizophyllan s nízkou molekulovou hmotností mnohem účinnější než schizophyllan s vysokou molekulovou hmotností. To je způsobeno skutečností, že schizophyllan s nízkou molekulovou hmotností vykazuje výrazně lepší biologickou dostupnost a míru absorpce. Navíc schizophyllan s vysokou molekulovou hmotností je často problematický v aplikacích, protože má za následek vysokou viskozitu jeho vodných roztoků.
Ultrazvukové zmenšení velikosti je vysoce účinná a spolehlivá technika pro snížení molekulové hmotnosti schizophyllanu, čímž se zvyšuje kvalita molekuly β-glukanu.

Žádost o informace





Ultrazvukový procesor UIP2000hdT pro zmenšení velikosti schizophyllan (sizofiran, SPG, sonifilan, sizofilan).

ultrasonicator UIP2000hdT byl úspěšně použit ke snížení molekulové hmotnosti schizophyllanu, houbového β-glukanu

Protokol pro výrobu nízkomolekulárního schizophyllanu

Vzhledem k tomu, že molekulová hmotnost schizophyllan vykazuje drasticky lepší biologickou dostupnost a aplikační vlastnosti, výzkumný tým Smirnou zkoumal ultrazvuku pro štěpení a zmenšení velikosti molekuly β-glukanu schizophyllan.

Ultrazvuku Schizophyllan

β-1.3(1.6)-Glukan schizophyllan (SPG) byl produkován ponořenou kultivací houby S. commune v bioreaktoru s použitím sacharózy jako substrátu.
Po ukončení kultivace byl kultivační vývar zředěn demineralizovanou vodou na koncentraci schizophyllanu 2 g / l a ultrazvukem Ultrazvukový procesor UIP2000hdT (Hielscher Ultrasonics GmbH, Německo) v recyklačním režimu za následujících parametrů a podmínek: střední průtok 50 ml / s, frekvence 20 kHz, výstup 2000 W, sonotroda typu BS2d22, posilovač typu B2-1,4 a amplituda 100%. Teplota kultivačního vývaru na začátku sonikace byla 25 ° C. Ultrazvukový kultivační vývar (specifický energetický vstup 100 W / ml) byl filtrován přes hloubkový filtr Seitz HS800 pod tlakem 1,5 baru při 40 ° C. Ultrazvukový schizophyllan (uSPG) pro chemickou charakterizaci byl vysrážen z filtrátu trojitým množstvím isopropylalkoholu při laboratorní teplotě a sušen při 60 ° C po dobu 12h roztoky uSPG pro imunologické studie byly připraveny takto: (1) ultrazvukový filtrát vývaru byl diafiltrován přes kazetu PES řady 0,1 m2 Pall Centramate T-series PES (100 kDa cut-off) při 0,8 baru a diafiltrace pokračovala, dokud nebyla retentovatová vodivost 20 μS / cm; (2) roztok byl koncentrován diafiltrací na koncentraci uSPG 1 g/l a sterilizován autoklávováním při 120 °C/20 min. Denaturovaný uSPG byl připraven podobným způsobem, s tím rozdílem, že NaOH byl přidán do filtrátu vývaru v koncentraci 0,2 M a alkalizovaný roztok byl inkubován po dobu 30 minut při laboratorní teplotě před diafiltrací.

Analytické metody

Výtěžek mycelia byl odhadnut gravimetricky: kultivační vývar byl zředěn vodou 1:4, odstřeďován 10000 × g při 25 °C po dobu 20 minut, sraženina byla promyta trojnásobným množstvím vody, vysušena při 60 °C a zvážena. Schizophyllan byl vysrážen ze supernatantu trojnásobným množstvím isopropylalkoholu, sušen při 60 °C po dobu 24 hodin a jeho výtěžek byl stanoven gravimetricky. pO2 v kultivačním vývaru byl měřen optickou sondou Hamilton-Visiferm DO 120 (Hamilton, Švýcarsko).
Dynamická viskozita kultivačního vývaru byla měřena na HAAKE Visco Tester 6L s vřeteny 1L a 2L při 4 °C a rychlosti otáčení 30 ot/min. Rychlost filtrace byla vypočtena z doby filtrace kultivačního vývaru 500 ml přes hloubkový filtr 200 × 200 mm Seitz HS800 (Pall, USA) při tlaku 1,5 baru a 40 °C.
Molekulová hmotnost uSPG byla měřena SEC-MALLS na HPLC systému Alliance (Waters) se sériově zapojenými PL aquagelovými oh60 a PL aquagelovými OH40 kolonami a detektor miniDAWN TREOS (Wyatt) byl koncentrován diafiltrací na koncentraci uSPG 1 g/l a sterilizován autoklávováním při 120°C/20 min. Denaturovaný uSPG byl připraven podobným způsobem, s tím rozdílem, že NaOH byl přidán do filtrátu vývaru v koncentraci 0,2 M a alkalizovaný roztok byl inkubován po dobu 30 minut při laboratorní teplotě před diafiltrací.

Ultrazvukové snížení molekulové hmotnosti houbového β-glukan schizophyllan (Sizofiran, SPG, Sonifilan, Sizofilan)

UIP2000hdT pro snížení molekulové hmotnosti schizofylanu


Ultrazvuku je vysoce účinná metoda pro výrobu farmaceutického stupně s nízkou molekulovou hmotností schizophyllan.

ultrazvukovač UP400St (400W, 24kHz) pro zpracování schizophyllanu

Výsledek:
Ultrazvuková léčba byla aplikována přímo na S. commune 144-h kultivační vývar s myceliem pro usnadnění následného zpracování dělostřelectva.
Charakteristika Sonicated Schizophyllan: Ultrazvukový schizophyllan (uSPG) byl vysrážen z filtrátu vývaru kultury alkoholem a charakterizován. SEC-MALLS odhadl Mw uSPG na přibližně 1 MDa. Průměrná molekulová hmotnost schizophyllanu z kapalné fermentace je přibližně 5 MDa, zatímco při kultivaci v pevném stavu může dosáhnout až 10 MDa. Porovnáním molekulové hmotnosti ultrazvukového schizophyllanu s molekulovými hmotnostmi nativního neléčeného schizophyllanu lze v důsledku ultrazvuku pozorovat 5 až 10krát sníženou molekulovou hmotnost.
Sonikovaný polysacharid uSPG obsahoval 0,7% w / w proteinu a 1,0% w / w zbytku po zapálení. Hydrolyzát uSPG se skládal z glukózy s více než 99%. Analytické výsledky naznačují, že sonikace štěpí páteř β-glukanu náhodně a boční větve zůstávají neporušené, čímž se snižuje velikost a molekulová hmotnost schizophyllanu. Imunologické studie na v podstatě protein- a endotoxin volný uSPG ukázal,, že ultrazvuku low-Mw schizophyllan má výraznou imunomodulační aktivitu.

Ultrazvuku se úspěšně aplikuje ke snížení molekulové hmotnosti schizophyllanu štěpením molekuly pomocí akustické kavitace.

AFM zobrazování (nahoře) a topografický profil (na dně) nativní ultrazvukové schizophyllan. Měření v polokontaktním režimu s rozlišením 512 × 512 pxs2. Podmínky: zlatý povlak, pružinová konstanta 15,3 N/m, úhel kužele špičky <22°.

Snížená viskozita: Ultrazvuku vedla k významnému snížení viskozity kultivačního vývaru. Během ultrazvuku se viskozita kultivačního vývaru změnila nelineárně: pokles viskozity byl rychlý na začátku ultrazvuku, ale později se zpomalil. Specifický energetický příkon 100 W/ml stačil ke snížení viskozity vývaru téměř 7krát.

Ultrasonicator UIP2000hdT se používá k účinnému snížení velikosti houbové sloučeniny schizophyllan

Ultrazvuku S.commune kultury vývaru, který byl získán pěstováním hub v bioreaktoru po dobu 144h. Vliv ultrazvukové doby (vyjádřený jako specifický příkon energie ve Ws / ml) na rychlost hloubkové filtrace vývaru (černý sloupec) a koncentrace schizofylanu (SPG) ve filtrátu (šedý sloupec). Podmínky ultrazvuku: Ultrazvukový procesor UIP2000hd (20 kHz, 2000W), sonotroda BS2d22, posilovač B2-1,4, amplituda 100%, průtok 50 ml/s.
(obrázek a studie: ©Smirnou et al., 2017)

Vylepšená filtrace: Ultrazvukem ošetřený kultivační vývar protékal filtrem rychleji než neošetřený kultivační vývar (specifický energetický vstup 0 Ws/ml) s vysokomolekulárním dělostřelectvem. Kromě toho ultrazvuku významně snížila ztrátu produktu během filtrace. Filtrát neošetřeného kultivačního vývaru s vysokomolekulárním samohybným dělem (specifický energetický vstup 0 W/ml) obsahoval 0,3 ± 0,07 g/l samohybného děla, zatímco koncentrace samohybného děla před hloubkovou filtrací byla 2 g/l. Naproti tomu filtrát 100 W / ml ultrazvukové kultury obsahoval SPG v koncentraci 2,2 ± 0,2 g / l, což odpovídá téměř nulové ztrátě produktu.

Sonikace výrazně zlepšuje shizophyllan.

Ultrazvuku S.commune kultury vývaru, který byl získán pěstováním hub v bioreaktoru po dobu 144h. Vliv ultrazvukové doby (vyjádřený jako specifický příkon energie ve Ws / ml) na rychlost hloubkové filtrace vývaru (černý sloupec) a koncentrace schizofylanu (SPG) ve filtrátu (šedý sloupec). Podmínky ultrazvuku: Ultrazvukový procesor UIP2000hd (20 kHz, 2000W), sonotroda BS2d22, posilovač B2-1,4, amplituda 100%, průtok 50 ml/s.
(obrázek a studie: ©Smirnou et al., 2017)

Ultrazvuku se používá ke snížení molekulové hmotnosti schizophyllanu, bioaktivní sloučeniny odvozené z houby

AFM zobrazování (nahoře) a topografický profil (na dně) denaturovaného ultrazvukového schizophyllanu. Měření v polokontaktním režimu s rozlišením 512 × 512 pxs2. Podmínky: zlatý povlak, pružinová konstanta 15,3 N/m, úhel kužele špičky < 22°.
(obrázek a studie: ©Smirnou et al., 2017)

Žádost o informace





Závěr: Ve svém závěru výzkumný tým pokračuje, že ultrazvukové zpracování je efektivní technologie pro výrobu nízkomolekulárního schizophyllanu, který pak může být použit v kosmetice a medicíně. Ultrazvuku, při aplikaci na kompletní kultivační vývar s myceliem, přináší určité výhody pro výrobu schizophyllanu. Snižuje ztráty produktu během následného zpracování a umožňuje výrobu vysoce čištěného polysacharidu díky efektivnímu využití ultrafiltrace.
Navíc vědci zjistili, že ultrazvukové zpracování schizophyllanu je snadno škálovatelné. Jedna jednotka pilotního zařízení ultrazvukového dezintegrátoru UIP2000hdT zpracovala 1 litr kultivačního vývaru za 110 s v režimu průtoku. Produktivitu systému lze snadno zvýšit sekvenčním připojením dalších ultrazvukových jednotek.

Vysoce výkonné ultrazvukové zařízení pro zpracování plísňového glukanu

UIP4000hdT je 4000 wattů výkonný ultrazvukový inline mixér.Fragmentace polysacharidů, jako jsou glukany, stejně jako jiné bioaktivní sloučeniny, jako je chitin a chitosan, lze spolehlivě zpracovat pomocí Hielscherova vysoce výkonného ultrazvukového zařízení. Naše ultrasonicators mohou dodávat vysoké amplitudy, nabízí přesnou ovladatelnost nad procesními parametry a mohou být provozovány 24/7 při velkém zatížení a v náročných prostředích. Hielscher Ultrasonics' sortiment zařízení splňuje tyto požadavky spolehlivě. Kromě vynikajícího ultrazvukového výkonu se hielscher ultrasonicators mohou pochlubit vysokou energetickou účinností, což je významná ekonomická výhoda – zejména pokud jsou zaměstnáni v komerční velkovýrobě.
Hielscher ultrasonicators jsou vysoce výkonné systémy, které mohou být vybaveny příslušenstvím, jako jsou sonotrody, boostery, reaktory nebo průtokové buňky, aby odpovídaly vašim procesním potřebám optimálním způsobem. S digitálním barevným displejem, možností přednastavených sonikačních běhů, automatickým záznamem dat na integrované SD kartě, dálkovým ovládáním prohlížeče a mnoha dalšími funkcemi, nejvyšší kontrolou procesu a uživatelskou přívětivostí. Ve spojení s robustností a těžkou nosností jsou ultrazvukové systémy Hielscher vaším spolehlivým pracovním koněm ve výrobě. Snížení molekulové hmotnosti β-glukanů, jako je schizophyllan, vyžaduje silný ultrazvuk k získání cíleného štěpení a konečného schizofylanového produktu vysoké kvality, který lze použít pro farmaceutické aplikace.

Níže uvedená tabulka vám dává informaci o přibližné zpracovatelské kapacity našich ultrasonicators:

Hromadná dávka průtok Doporučené Devices
1 až 500 ml 10 až 200 ml / min UP100H
10 až 2000ml 20 až 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
00,1 až 20L 00,2 až 4 litry / min UIP2000hdT
10 až 100L 2 až 10 l / min UIP4000hdT
na 10 až 100L / min UIP16000
na větší hrozen UIP16000

Kontaktujte nás! / Zeptej se nás!

Požádejte o další informace

Použijte prosím níže uvedený formulář a vyžádejte si další informace o ultrazvukových procesorech, aplikacích a ceně. Rádi s vámi probereme váš proces a nabídneme vám ultrazvukový systém splňující vaše požadavky!









Uvědomte si prosím naši Zásady ochrany osobních údajů,


Ultrazvukové homogenizátory s vysokým smykem se používají v laboratorních, stolních, pilotních a průmyslových zpracováních.

Hielscher Ultrazvuk vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory pro míchání aplikací, disperze, emulgaci a extrakce v laboratoři, pilotním a průmyslovém měřítku.



Literatura / Reference

Fakta Worth Knowing

Schizophyllan – Houbový β-glukan

Schizophyllan, také známý jako sizofiran, SPG, sonifilan, sizofilan, je neutrální extracelulární polysacharid produkovaný houbou Schizophyllum commune Fries, druhem houby Basidiomycetes. Schizophyllan je rozpustný beta-D-glukan, jehož přesný mechanismus účinku ještě není plně objasněn, ale tento specifický β-glukan vykazuje imunomodulační a protinádorové účinky. Ačkoli přesný mechanismus účinku sizofiranu musí být ještě plně objasněn, zdá se, že toto činidlo stimuluje imunitní systém zvýšením produkce cytokinů, aktivací makrofágů a Langerhansových buněk a zvýšením aktivity polymorfonukleárních leukocytů (PML) a buněk přirozeného zabijáka (NK). Sizofiran byl shledán spíše neúčinným proti rakovině žaludku, ale prodlouženou dobou přežití u pacientů s rakovinou hlavy a krku. U karcinomu děložního čípku přípravek Sizofiran prodloužil přežití a dobu do recidivy u případů ve stadiu II, ale ne ve stadiu III, a vykazoval zvýšenou účinnost při injekci přímo do nádorové hmoty. Sonifilan se používá jako modifikátor biologické odpovědi (BRM) s radiační terapií pro léčbu rakoviny v Japonsku. Byl zahájen pro rakovinu děložního čípku v Jižní Koreji v roce 1998.


Vysoce výkonný ultrazvuk! Hielscherův sortiment pokrývá celé spektrum od kompaktního laboratorního ultrasonicatoru přes bench-top jednotky až po plně průmyslové ultrazvukové systémy.

Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od Laboratoř na průmyslové velikosti.