Τεχνολογία Υπερήχων Hielscher

Biosynthetic Production of Human Milk Oligosaccharides

Η βιοσύνθεση των ολιγοσακχαριτών του ανθρώπινου γάλακτος (HMO) μέσω ζύμωσης ή ενζυμικών αντιδράσεων είναι μια πολύπλοκη, κατανάλωση και συχνά χαμηλής απόδοσης διαδικασία. Ultrasonication αυξάνει τη μεταφορά μάζας μεταξύ του υποστρώματος και των κυττάρων εργοστάσια άνες διεγείρει την ανάπτυξη των κυττάρων και του μεταβολισμού. Με αυτόν τον τρόπο, υπερήχηση εντείνει τη ζύμωση και βιοχημικές διεργασίες με αποτέλεσμα την επιτάχυνση και την αποτελεσματικότερη παραγωγή των HMO.

Ολιγοσακχαρίτες Ανθρώπινου Γάλακτος

Οι ολιγοσακχαρίτες του ανθρώπινου γάλακτος (HMO), γνωστοί και ως γλυκάνες ανθρώπινου γάλακτος, είναι μόρια ζάχαρης, τα οποία αποτελούν μέρος της ομάδας ολιγοσακχαριτών. Εμφανή παραδείγματα HMO περιλαμβάνουν 2'-φουκοσυλλακτόζη (2′-FL), λακτο-Ν-νεοτετραοσέ (LNnT), 3'-γαλακτοσυλλακτόζη (3′-GL), και διφουκοσυλλακτόζη (DFL).
Ενώ το ανθρώπινο μητρικό γάλα είναι συνομοιωμένο από περισσότερες από διαφορετικές δομές 150 HMO, μόνο 2′-φουκοσυλλακτόζη (2′-FL) και lacto-N-neotetraose (LNnT) παράγονται επί του παρόντος σε εμπορικό επίπεδο και χρησιμοποιούνται ως θρεπτικά πρόσθετα σε παρασκευάσματα για βρέφη.
Οι ολιγοσακχαρίτες του ανθρώπινου γάλακτος (HMO) είναι γνωστοί για τη σημασία τους στη διατροφή των μωρών. Οι ολιγοσακχαρίτες του ανθρώπινου γάλακτος είναι ένας μοναδικός τύπος θρεπτικών συστατικών, τα οποία δρουν ως πρεβιοτικά, αντιεληντικά αντιμικροβιακά και ανοσοδιαμορφοποιητές μέσα στο έντερο του βρέφους και συμβάλλουν ουσιαστικά στην ανάπτυξη του εγκεφάλου. HMO βρίσκονται αποκλειστικά στο ανθρώπινο μητρικό γάλα? άλλα γάλατα θηλαστικών (π.χ. αγελαδινά, αιγοειδή, πρόβατα, καμήλες κ.λπ.) δεν έχουν αυτές τις ειδικές μορφή ολιγοσακχαριτών.
Οι ολιγοσακχαρίτες του ανθρώπινου γάλακτος είναι το τρίτο πιο άφθονο στερεό συστατικό στο ανθρώπινο γάλα, το οποίο μπορεί να υπάρχει είτε σε διαλυμένο είτε γαλακτωματοποιημένο ή αιωρημένο σχήμα στο νερό. Η λακτόζη και τα λιπαρά οξέα είναι τα πιο άφθονα στερεά που βρίσκονται στο ανθρώπινο γάλα. HMO είναι παρόντες σε μια συγκέντρωση 0,35–0,88 ουγγιές (9,9–24,9 g)/ L. Περίπου 200 δομικά διαφορετικές ολιγοσακχαρίτες του ανθρώπινου γάλακτος είναι γνωστές. Ο κυρίαρχος ολιγοσακχαρίτης στο 80% του συνόλου των γυναικών είναι 2′-φουκοσυλλακτόζη, η οποία υπάρχει στο ανθρώπινο μητρικό γάλα σε συγκέντρωση περίπου 2, 5 g/ L.
Δεδομένου ότι οι HMO δεν αφομοιώνονται, δεν συμβάλλουν θερμικά στη διατροφή. Όντας δυσεύλεκτοι υδατάνθρακες, λειτουργούν ως πρεβιοτικά και είναι επιλεκτικά ζύμωση από επιθυμητή μικροχλωρίδα του εντέρου, ειδικά bifidobacteria.

Οφέλη για την υγεία του ανθρώπινου γάλακτος Ολιγοσακχαρίτες (HMO)

  • προώθηση της ανάπτυξης των βρεφών
  • είναι σημαντικές για την ανάπτυξη του εγκεφάλου
  • έχει αντιφλεγμονώδη και
  • αντι-συγκολλητικά αποτελέσματα στο γαστρεντερικό σωλήνα
  • υποστηρίζει το ανοσοποιητικό σύστημα σε ενήλικες
Ultrasonication and the use of ultrasonic bioreactors (sono-bioreactors) are highly effective to promote mass transfer between substrate and living cells used as cell factories

ο Υπερήχων επεξεργαστή UIP2000hdT αυξάνει τη μεταφορά μάζας και ενεργοποιεί τα εργοστάσια κυττάρων για υψηλότερες αποδόσεις βιοσυνθειμένων βιολογικών μορίων όπως hmo

Αίτηση για πληροφορίες




Σημειώστε τις Πολιτική Απορρήτου.


Βιοσύνθεση Ανθρώπινου Γάλακτος Ολιγοσακχαρίτες

Τα εργοστάσια κυττάρων και τα ενζυμικά/χημειο-ενζυμικά συστήματα είναι τρέχουσες τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται για τη σύνθεση των HMO. Για την παραγωγή HMO σε βιομηχανική κλίμακα, η ζύμωση των μικροβιακών κυττάρων, η βιοχημική σύνθεση και οι διαφορετικές ενζυμικές αντιδράσεις είναι εφικτοί τρόποι βιοπαραγωγής HMO. Για οικονομικούς λόγους, η βιοσφαιρέματα μέσω μικροβιακών κυττάρων είναι επί του παρόντος η μόνη τεχνική που χρησιμοποιείται σε επίπεδο βιομηχανικής παραγωγής των HMO.

Ζύμωση των HMO που χρησιμοποιούν μικροβιακά εργοστάσια κυττάρων

E.coli, Saccharomyces cerevisiae και Lactococcus lactis χρησιμοποιούνται συνήθως εργοστάσια κυττάρων που χρησιμοποιούνται για τη βιοπαραγωγή βιολογικών μορίων όπως hmo. Η ζύμωση είναι μια βιοχημική διαδικασία που χρησιμοποιεί μικροοργανισμούς για να μετατρέψει ένα υπόστρωμα σε στοχευμένα βιολογικά μόρια. Τα μικροβιακά εργοστάσια κυττάρων χρησιμοποιούν απλά σάκχαρα ως υπόστρωμα, τα οποία μετατρέπουν σε HMO. Δεδομένου ότι τα απλά σάκχαρα (π.χ. λακτόζη) είναι ένα άφθονο, φθηνό υπόστρωμα, αυτό διατηρεί τη διαδικασία βιο-σύνθεσης οικονομικά αποδοτική.
Ο ρυθμός ανάπτυξης και βιομετατροπής επηρεάζεται κυρίως από τη μαζική μεταφορά θρεπτικών συστατικών (υπόστρωμα) στους μικροοργανισμούς. Ο ρυθμός μεταφοράς μάζας είναι ένας κύριος παράγοντας που επηρεάζει τη σύνθεση του προϊόντος κατά τη διάρκεια της ζύμωσης. Ultrasonication είναι γνωστό για την προώθηση της μαζικής μεταφοράς.
During fermentation, the conditions in the bioreactor must be constantly monitored and regulated so that the cells can grow as quickly as possible in order to then produce the targeted biomolecules (e.g. oligosaccharides such as HMOs; insulin; recombinant proteins). Theoretically, the product formation starts as soon as the cell culture begins to grow. However especially in genetically modified cells such as engineered microorganisms it is usually induced later by adding a chemical substance to the substrate, which upregulates the expression of the targeted biomolecule. Ultrasonic bioreactors (sono-bioreactor) can be precisely controlled and allow for the specific stimulation of microbes. This results in an accelerated biosynthesis and higher yields.
Ultrasonic lysis and extraction: Fermentation of complex HMOs might be limited by low fermentation titers and products remaining intracellular. Ultrasonic lysis and extraction is used to release intracellular material before purification and down-stream processes.

Υπερήχων προωθείται ζύμωση

The growth rate of microbes such as Escherichia coli, engineered E.coli, Saccharomyces cerevisiae and Lactococcus lactis can be accelerated by increasing the mass transfer rate and cell wall permeability by applying controlled low-frequency ultrasonication. As a mild, non-thermal processing technique, ultrasonication applies purely mechanical forces into the fermentation broth.
Acoustic Cavitation: The working principle of sonication is based on acoustic cavitation. The ultrasonic probe (sonotrode) couples low-frequency ultrasound d waves into the medium. The ultrasound waves travel through the liquid creating alternating high-pressure (compression) / low-pressure (rarefaction) cycles. By compressing and stretching the liquid in alternating cycles, minute vacuum bubbles arise. These small vacuum bubbles grow over several cycles until they reach a size where they cannot absorb any further energy. At this point of maximum growth, the vacuum bubble implodes violently and generates locally extreme conditions, known as the phenomenon of cavitation. In the cavitational “hot-spot”, high pressure and temperature differentials and intense shear forces with liquid jets of up to 280m/sec can be observed. By these cavitational effects, thorough mass transfer and sonoporation (the perforation of cell walls and cell membranes) is achieved. The nutrients of the substrate are floated to and into the living whole cells, so that the cell factories are optimally nourished and growth as well as conversion rates are accelerated. Ultrasonic bioreactors are a simple, yet highly effective strategy to process biomass in a one-pot biosynthesis process.
Μια ακριβώς ελεγχόμενη, ήπια υπερήχηση είναι γνωστό ότι εντείνει τις διαδικασίες ζύμωσης.
Υπερήχηση βελτιώνει "την παραγωγικότητα πολλών βιοεπιποινοητείων που αφορούν ζωντανά κύτταρα μέσω της ενίσχυσης της πρόσληψης υποστρώματος, ενισχυμένη παραγωγή ή ανάπτυξη με την αύξηση του πορώδους των κυττάρων, και δυνητικά ενισχυμένη απελευθέρωση των συστατικών των κυττάρων." (Naveena et al. 2015)
Read more about ultrasonically-assisted fermentation!
Πλεονεκτήματα της υπερηχητικά εντεινόμενης ζύμωσης

  • αυξημένη απόδοση
  • Επιταχυνόμενη ζύμωση
  • Διέγερση ειδικά για τα κύτταρα
  • Ενισχυμένη πρόσληψη υποστρώματος
  • Αυξημένο πορώδες κυττάρων
  • εύκολο στη λειτουργία
  • Ασφαλής
  • Απλή ρετρό τοποθέτηση
  • γραμμική κλίμακα-up
  • Επεξεργασία δέσμης ή iniine
  • γρήγορο RoI

Naveena et al. (2015) διαπίστωσε ότι υπερήχων εντατικοποίηση προσφέρει διάφορα πλεονεκτήματα κατά τη διάρκεια της βιοεπεξεργασίας, συμπεριλαμβανομένων των χαμηλών λειτουργικών δαπανών σε σύγκριση με άλλες επιλογές ενίσχυσης της θεραπείας, την απλότητα της λειτουργίας και μέτριες απαιτήσεις ισχύος.

Agitated ultrasonic tank (sono-bioreactor) for batch processing

Δεξαμενή με υπερήχους 8kW και ταραχοποιητή

Υψηλής απόδοσης υπερηχητικοί αντιδραστήρες ζύμωσης

Οι διαδικασίες ζύμωσης περιλαμβάνουν ζωντανούς μικροοργανισμούς όπως βακτήρια ή μαγιά, τα οποία λειτουργούν ως εργοστάσια κυττάρων. Ενώ υπερήχηση εφαρμόζεται για την προώθηση της μαζικής μεταφοράς και την αύξηση της ανάπτυξης και του ποσοστού μετατροπής μικροοργανισμών, είναι ζωτικής σημασίας για τον έλεγχο της έντασης υπερήχων ακριβώς προκειμένου να αποφευχθεί η καταστροφή των εργοστασίων κυττάρων.
Hielscher Υπερήχων είναι ειδικός στο σχεδιασμό, την κατασκευή και τη διανομή υψηλής απόδοσης ultrasonicators, η οποία μπορεί να ελεγχθεί με ακρίβεια και να παρακολουθούνται για να εξασφαλιστεί ανώτερη απόδοση ζύμωσης.
Ακριβής έλεγχος των παραμέτρων της διαδικασίας υπερήχων από hielscher υπερήχων' έξυπνο λογισμικόΟ έλεγχος της διαδικασίας δεν είναι μόνο απαραίτητος για υψηλές αποδόσεις και ανώτερη ποιότητα, αλλά επιτρέπει την επανάληψη και την αναπαραγωγή αποτελεσμάτων. Ειδικά όταν ist έρχεται στην διέγερση των εργοστασίων κυττάρων, η κύτταρο-συγκεκριμένη προσαρμογή των παραμέτρων υπερήχων είναι απαραίτητη για την επίτευξη υψηλών αποδόσεων και για την πρόληψη της υποβάθμισης των κυττάρων. Ως εκ τούτου, όλα τα ψηφιακά μοντέλα της Hielscher ultrasonicators είναι εξοπλισμένα με έξυπνο λογισμικό, το οποίο σας επιτρέπει να ρυθμίσετε, να παρακολουθείτε και να αναθεωρείτε τις παραμέτρους υπερήχων. Οι υπερηχητικές παράμετροι διαδικασίας όπως το πλάτος, η θερμοκρασία, η πίεση, η διάρκεια υπερήχων, οι κύκλοι καθήκοντος, και η ενεργειακή εισαγωγή είναι ουσιαστικές για να προωθήσουν την παραγωγή HMO μέσω της ζύμωσης.
Το έξυπνο λογισμικό της Hielscher ultrasonicators καταγράφει αυτόματα όλες τις σημαντικές παραμέτρους της διαδικασίας για την ενσωματωμένη κάρτα SD. Η αυτόματη καταγραφή δεδομένων της διαδικασίας υπερήχων αποτελούν τη βάση για την τυποποίηση της διαδικασίας και την αναπαραγωγιμότητα / επαναληψιμότητα, τα οποία απαιτούνται για τις ορθές πρακτικές κατασκευής (GMP).

Hielscher Υπέρηχοι Cascatrode

το ποδήλατοTm σε αντιδραστήρα υπερηχητικών κυττάρων ροής

Υπερηχητικοί πρυτάνεις για τη ζύμωση

Hielscher Υπέρηχοι CascatrodeHielscher offers ultrasonic probes of various size, length and geometries, which can be used for batch as well as continuous flow-through treatments. Ultrasonic reactors, also known as sono-bioreactors, are available for any volume covering the ultrasonic bioprocessing from small lab samples to pilot and fully-commercial production level.
Είναι γνωστό ότι η θέση του υπερηχητικού sonotrode στο δοχείο αντίδρασης επηρεάζει την κατανομή της σπηλαίωσης και της μικρο-ροής μέσα στο μέσο. Ο αντιδραστήρας Sonotrode και υπερήχων θα πρέπει να επιλέγεται σύμφωνα με τον όγκο επεξεργασίας του ζωμού των κυττάρων. Ενώ η υπερήχηση μπορεί να πραγματοποιηθεί σε παρτίδα καθώς και σε συνεχή λειτουργία, για μεγάλους όγκους παραγωγής συνιστάται η χρήση μιας εγκατάστασης συνεχούς ροής. Περνώντας μέσα από ένα υπερηχητικό κύτταρο ροής, όλα τα κυτταρικά μέσα παίρνει ακριβώς την ίδια έκθεση στην υπερήχηση εξασφαλίζοντας την πιο αποτελεσματική θεραπεία. Hielscher Ultrasonics ευρύ φάσμα υπερήχων καθετήρες και αντιδραστήρες κυττάρων ροής επιτρέπει να συγκεντρώσει το ιδανικό υπερήχων bioprocessing setup.

Hielscher Υπέρηχοι – Από το Εργαστήριο στο Πιλοτικό στην Παραγωγή

Hielscher Ultrasonics καλύπτει το πλήρες φάσμα του εξοπλισμού υπερήχων που προσφέρει συμπαγή χειρός υπερήχων ομογενοποιητές για την προετοιμασία του δείγματος σε πάγκο-top και πιλοτικά συστήματα, καθώς και ισχυρές βιομηχανικές μονάδες υπερήχων που επεξεργάζονται εύκολα truckloads ανά ώρα. Όντας ευπροσάρμοστος και εύκαμπτος στις επιλογές εγκαταστάσεων και τοποθέτησης, Hielscher ultrasonicators μπορεί να ενσωματωθεί εύκολα σε όλα τα είδη αντιδραστήρων batch, που τροφοδοτούνται-παρτίδες ή συνεχής ροή-μέσω των εγκαταστάσεων.
Διάφορα εξαρτήματα καθώς επίσης και τα προσαρμοσμένα μέρη επιτρέπουν την ιδανική προσαρμογή της υπερηχητικής οργάνωσης σας στις απαιτήσεις διαδικασίας σας.
Κατασκευασμένοι για λειτουργία 24 ώρες το 24ωρο, 7 ετών, υπό πλήρες φορτίο και βαρέων καθηκόντων σε απαιτητικές συνθήκες, οι επεξεργαστές υπερήχων Hielscher είναι αξιόπιστοι και απαιτούν μόνο χαμηλή συντήρηση.
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη για την κατά προσέγγιση ικανότητα επεξεργασίας των υπερήχων μας:

Μαζική Όγκος Ρυθμός ροής Προτεινόμενες συσκευές
1 έως 500mL 10 έως 200 ml / λεπτό UP100H
10 έως 2000mL 20 έως 400mL / λεπτό Uf200 ः t, UP400St
0.1 έως 20 λίτρα 0.2 έως 4 λίτρα / λεπτό UIP2000hdT
10 έως 100L 2 έως 10 λίτρα / λεπτό UIP4000hdT
μ.δ. 10 έως 100 λίτρα / λεπτό UIP16000
μ.δ. μεγαλύτερος σύμπλεγμα UIP16000

Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!

Ζητήστε περισσότερες πληροφορίες

Παρακαλούμε χρησιμοποιήστε την παρακάτω φόρμα για να ζητήσετε πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με υπερήχους επεξεργαστές, εφαρμογές και τιμή. Θα χαρούμε να συζητήσουμε τη διαδικασία σας μαζί σας και να σας προσφέρουμε ένα υπερηχητικό σύστημα που πληροί τις απαιτήσεις σας!









Παρακαλείστε να σημειώσετε ότι η Πολιτική Απορρήτου.


Hielscher υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλή απόδοση υπερήχων Ομογενοποιητές για διασπορά, γαλακτωματοποίηση και εξόρυξη κυττάρων.

Υψηλής ισχύος υπερήχων Ομογενοποιητές από Εργαστήριο προς την πιλότος και Βιομηχανικός κλίμακα.

Λογοτεχνία / Αναφορές



Γεγονότα που αξίζει να γνωρίζουμε

Biosynthesis using Cell Factories

A microbial cell factory is a method of bioengineering, which utilizes microbial cells as a production facility. By genetically engineering microbes, the DNA of microorganisms such as bacteria, yeasts, fungi, mammalian cells, or algae is modified turning microbes into cell factories. Cell factories are used to convert substrates into valuable biological molecules, which are used e.g. in food, pharma, chemistry and fuel production. Different strategies of cell factory-based biosynthesis aim at the production of native metabolites, expression of heterologous biosynthetic pathways, or protein expression.
Cell factories can be used to either synthesize native metabolites, to express heterologous biosynthetic pathways, or to express proteins.

Biosynthesis of native metabolites

Native metabolites are defined as biological molecules, which the cells used as cell factory produce naturally. Cell factories produce these biological molecules either intracellularly or a secreted substance. The latter is preferred since it facilitates the separation and purification of the targeted compounds. Examples for native metabolites are amino and nucleic acids, antibiotics, vitamins, enzymes, bioactive compounds, and proteins produced from anabolic pathways of cell.

Heterologus Biosynthetic Pathways

When trying to produce an interesting compound, one of the most important decisions is the choice of production in the native host, and optimize this host, or transfer of the pathway to another well-known host. If the original host can be adapted to an industrial fermentation process, and there are no health-related risks in doing so (e.g., production of toxic by-products), this can be a preferred strategy (as was the case e.g., for penicillin). However, in many modern cases, the potential of using an industrially preferred cell factory and related platform processes out-weighs the difficulty of transferring the pathway.

Protein Expression

The expression of proteins can be achieved via homologous and heterologous ways. In homologous expression, a gene that is naturally present in an organism is over-expressed. Through this over-expression, a higher yield of a certain biological molecule can be produced. For heterologous expression, a specific gene is transferred into a host cell in that the gene is not present naturally. Using cell engineering and recombinant DNA technology, the gene is inserted into the host’s DNA so that the host cell produces (large) amounts of a protein that it would not produce naturally. Protein expression is done in a variety of hosts from bacteria, e.g. E. coli and Bacillis subtilis, yeasts, e.g., Klyuveromyces lactis, Pichia pastoris, S. cerevisiae, filamentous fungi, e.g. as A. niger, and cells derived from multicellular organisms such as mammals and insects. Innummerous proteins are of great commercial interest, including from bulk enzymes, complex bio-pharmaceuticals, diagnostics and research reagents. (cf. A.M. Davy et al. 2017)