Hielscheri ultraheli tehnoloogia

Inimese piima oligosahhariidide biosünteetiline tootmine

Inimese piima oligosahhariidide biosüntees kääritamise või ensümaatiliste reaktsioonide kaudu on kompleksne, tarbiv ja sageli madala saagikusega protsess. Ultraheli suurendab massi ülekannet substraadi ja rakutehaste vahel stimuleerib rakkude kasvu ja ainevahetust. Seeläbi ultrahelitöötlus intensiivistab kääritamist ja biokeemilisi protsesse, mille tulemuseks on hhtide kiirendatud ja tõhusam tootmine.

Inimese piim oligosahhariidid

Inimese piim oligosahhariidid (HOS), tuntud ka kui inimese piima glütsiinid, on suhkru molekulid, mis on osa oligosahhariidide rühma. Väljapaistvate ks nähtude hulka kuuluvad 2'-fucosyllaktoosi (2′-FL), lakto-N-neotetraose (LNnT), 3'-galaktosüüllaktoos (3′-GL) ja difucosyllaktoosi (DFL).
Kuigi inimese rinnapiima koosneb rohkem kui erinevad 150 HMO struktuurid, ainult 2′-fucosyllaktoosi (2′-FL) ja lakto-N-neotetraose (LNnT) on praegu toodetud kaubanduslikul tasandil ja kasutatakse toitainete lisandid imiku piimasegu.
Inimese rinnapiima oligosahhariidid (HOS) on tuntud oma tähtsuse poolest imiku toitumises. Inimese piim oligosahhariidid on unikaalne tüüpi toitaineid, mis toimivad prebiootikumid, anti-liim antimikroobikumid, ja immunomodulaatorid jooksul imiku soolestiku ja aitavad oluliselt kaasa aju arengut. HH-sid leidub ainult inimese rinnapiimas; muudel imetajate piimadel (nt lehm, kits, lambad, kaamel jne) ei ole sellist konkreetset oligosahhariidide vormi.
Inimese piim oligosahhariidid on inimpiimas kolmas kõige rikkalikum tahke komponent, mida võib leiduda kas lahustunud, emulgeeritud või vees suspendeeritud kujul. Laktoos ja rasvhapped on kõige rikkalikumad tahked ained, mida leidub rinnapiimas. HH-d leidub kontsentratsioonis 0, 35...0,88 untsi (9, 9...24, 9 g)/ L. Ligikaudu 200 struktuuriliselt erinevat inimese piima oligosahhariidi on teada. Domineeriv oligosahhariid 80% kõigist naistest on 2′-fufülülaktoos, mida esineb inimese rinnapiimas kontsentratsioonis ligikaudu 2, 5 g/ l.
Kuna hmos ei seedi, ei aita need kütteväärtusele kaasa. Olles seedimatu süsivesikuid, nad toimivad prebiootikumid ja on valikuliselt kääritatud soovitav soolestiku mikrofloora, eriti bifidobacteria.

Inimese rinnapiima oligosahhariidide (HMOs) kasu tervisele

  • edendada imikute arengut
  • on olulised aju arengu
  • on põletikuvastane ja
  • anti-adhesive mõju seedekulgla
  • toetab immuunsüsteemi täiskasvanutel
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

a Ultraheli protsessor UIP2000hdT suurendab massiülekannet ja aktiveerib rakutehased biosünteesitud bioloogiliste molekulide, näiteks hmOde suurema saagise jaoks

Infonõue




Pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.


Inimese rinnapiima oligosahhariidide biosüntees

Rakutehased ja ensümaatilised /kemo-ensümaatilised süsteemid on praegused tehnoloogiad, mida kasutatakse hmode sünteesiks. HMO tootmisel tööstuslikus mastaabis on mikroobsete rakutehaste kääritamine, biokeemiline süntees ja erinevad ensümaatilised reaktsioonid hmo biotootmise jaoks teostatavad viisid. Majanduslikel põhjustel on biosüntees mikroobsete rakutehaste kaudu praegu ainus tehnika, mida kasutatakse turukorralduse tööstuslikul tootmisetasandil.

HmOs kääritamine mikroobsete rakutehaste abil

E.coli, Saccharomyces cerevisiae ja Lactococcus lactis on tavaliselt kasutatavad rakutehased, mida kasutatakse bioloogiliste molekulide, näiteks hmode biotootmiseks. Fermentatsioon on biokeemiline protsess, mille käigus kasutatakse mikroorganisme, et muuta substraat sihitud bioloogilisteks molekulideks. Mikroobide rakutehased kasutavad substraadina lihtsaid suhkruid, mida nad muudavad hmOdeks. Kuna lihtsad suhkrud (nt laktoos) on rikkalik ja odav substraat, hoiab see biosünteesiprotsessi kulutõhusana.
Kasvu ja biokonversiooni kiirust mõjutab peamiselt toitainete (substraat) massiline ülekanne mikroorganismidele. Massiülekande kiirus on peamine tegur, mis mõjutab toote sünteesi kääritamise ajal. Ultraheli on hästi teada, et edendada massi ülekannet.
Kääritamise ajal tuleb bioreaktori tingimusi pidevalt jälgida ja reguleerida, et rakud saaksid kasvada võimalikult kiiresti, et seejärel toota sihtbiomolekule (nt oligosahhariide nagu HMOd; insuliin; rekombinantsed valgud). Teoreetiliselt algab toote moodustumine kohe, kui rakukultuur hakkab kasvama. Kuid eriti geneetiliselt muundatud rakkudes, nagu tehismikroorganismid, indutseeritakse see tavaliselt hiljem, lisades substraadile keemilise aine, mis reguleerib sihtbiomolekuli ekspressiooni. Ultraheli bioreaktoreid (sono-bioreaktorit) saab täpselt kontrollida ja võimaldada mikroobide spetsiifilist stimulatsiooni. Selle tulemuseks on kiirendatud biosüntees ja suurem saagikus.
Ultraheli lüüsimine ja ekstraheerimine: Komplekssete HMOs-ide kääritamist võivad piirata madala fermentatsioonitiitrid ja rakusisesed tooted. Ultraheli lüüsi ja ekstraheerimist kasutatakse rakusisese materjali vabastamiseks enne puhastamist ja all-stream protsesse.

Ultraheli edutatud kääritamine

Mikroobide, näiteks Escherichia coli, tehislike E.coli, Saccharomyces cerevisiae ja Lactococcus lactis kasvukiirust saab kiirendada, suurendades massiülekande kiirust ja rakuseina läbilaskvust, rakendades kontrollitud madala sagedusega ultraheli. Nagu kerge, mittetermiline töötlemise tehnikat, ultraheli rakendab puhtalt mehaanilised jõud käärimispuljong.
Akustiline kavitatsioon: ultrahelitöötluse tööpõhimõte põhineb akustilisel kavitatsioonil. Ultraheli sond (sonotrode) paarid madala sagedusega ultraheli d lained keskmisesse. Ultraheli lained reisida läbi vedeliku luues vahelduva kõrgsurve (compression) / madalrõhu (harvfaction) tsüklit. Vedeliku kokkusurumise ja venitamise teel vaheldumisi tekkida minut vaakummullid. Need väikesed vaakummullid kasvavad mitme tsükli jooksul, kuni nad jõuavad suuruseni, kus nad ei suuda rohkem energiat neelata. Selles maksimaalse kasvu punktis plahvatab vaakummull ägedalt ja tekitab lokaalseid äärmuslikke tingimusi, mida tuntakse kavitatsiooni nähtuse na. Kavitatsioonilises "hot-spot", kõrgsurve ja temperatuuri diferentsiaalid ja intensiivne nihkejõud vedeljoad kuni 280m / sek. Nende kavitatsiooniliste mõjude ga saavutatakse põhjalik massiülekanne ja sonoporatsioon (rakuseinte ja rakumembraanide perforatsioon). Substraadi toitained hõljuvad tervetesse elusrakkudesse ja nende sisse, nii et rakutehased oleksid optimaalselt toidetud ning kasvu ja konversioonimäärasid kiirendatakse. Ultraheli bioreaktorid on lihtne, kuid väga tõhus strateegia biomassi töötlemiseks ühe poti biosünteesi protsessis.
Täpselt kontrollitud, kerge ultrahelitöötlus on tuntud, et intensiivistada kääritamisprotsesse.
Sonikatsioon parandab "paljude elusrakkudega seotud bioprotsesside tootlikkust substraadi omastamise, suurema tootmise või kasvu suurendamise kaudu rakkude poorsuse suurendamise ja rakukomponentide potentsiaalselt suurenenud vabanemise kaudu." (Naveena et al. 2015)
Loe lähemalt ultraheli abil kääritamise kohta!
Ultraheli intensiivse kääritamise eelised

  • suurenenud saagikus
  • Kiirendatud kääritamine
  • Rakuspetsiifiline stimulatsioon
  • Suurenenud substraat omastamine
  • Suurenenud rakkude porosity
  • hõlpsasti tegutsevaid
  • ohutu
  • Lihtne moderniseerimine
  • lineaarne laienemine
  • Partii või iniine töötlemine
  • kiire RoI

Naveena et al. (2015) leidis, et ultraheli intensiivistamine pakub biotöötluse ajal mitmeid eeliseid, sealhulgas madalaid tegevuskulusid võrreldes teiste täiustavate ravivõimalustega, töö lihtsust ja tagasihoidlikke võimsusnõudeid.

Agitated ultrasonic tank (sono-bioreactor) for batch processing

Paak 8kW ultrasonicators ja segistiga

Suure jõudlusega ultraheli fermentatsioonireaktorid

Fermentatsiooniprotsessid hõlmavad elusmikroorganisme, nagu bakterid või pärm, mis toimivad rakutehastena. Kuigi ultrahelitöötlust kasutatakse massiülekandmise edendamiseks ja mikroorganismi kasvu ja ümberarvestuskiiruse suurendamiseks, on ülioluline kontrollida ultraheli intensiivsust just selleks, et vältida rakutehaste hävitamist.
Hielscher Ultrasonics on kõrgefektiivsete ultrasonicators'i projekteerimise, tootmise ja levitamise spetsialist, mida saab täpselt kontrollida ja jälgida, et tagada parem fermentatsioonisaagis.
Hielscher Ultrasonics ultraheli protsessi parameetrite täpne kontroll' intelligentne tarkvaraProtsessi juhtimine ei ole oluline mitte ainult kõrge saagikuse ja hea kvaliteediga, vaid võimaldab korrata ja reprodutseerida tulemusi. Eriti kui ist jõuab rakutehaste stimulatsioonini, on ultrahelitöötlusparameetrite rakuspetsiifiline kohandamine oluline, et saavutada kõrge saagikus ja vältida rakkude lagunemist. Seetõttu on kõik Hielscheri ultrasonicators digitaalsed mudelid varustatud intelligentse tarkvaraga, mis võimaldab teil ultrahelitöötluse parameetreid reguleerida, jälgida ja muuta. Ultraheli protsessi parameetrid, nagu amplituud, temperatuur, rõhk, ultrahelitöötlus kestus, töötsüklid ja energiasisend, on olulised HMO tootmise edendamiseks kääritamise kaudu.
Hielscherultrasonicators nutikas tarkvara salvestab automaatselt kõik olulised protsessi parameetrid integreeritud SD-kaardil. Ultrahelitöötlusprotsessi automaatne andmete salvestamine on protsessi standardimise ja reprodutseeritavuse / korratavuse alus, mis on vajalikud heade tootmistavade (GMP) jaoks.

Hielscher Ultrasonics Cascatrode

cascatrodeTM ultraheli vooluraku reaktoris

Ultraheli rektorid kääritamiseks

Hielscher Ultrasonics CascatrodeHielscher pakub erineva suurusega, pikkuse ja geomeetriaga ultraheli sonde, mida saab kasutada nii partii kui ka pideva läbivoolutöötluseks. Ultraheli reaktorid, tuntud ka kui sono-bioreaktorid, on saadaval iga mahu jaoks, mis katab ultraheli biotöötluse väikestest laboriproovidest katse- ja täielikult kaubanduslikule tootmistasemele.
On hästi teada, et ultraheli sonotrode asukoht reaktsioonianumas mõjutab kavitatsiooni ja mikro-voogesituse jaotumist keskmises. Sonotrode ja ultraheli reaktor tuleks valida vastavalt rakupuljongi töötlemismahule. Kuigi ultrahelitöötlust saab teha nii partiis kui ka pidevas režiimis, on suurte tootmismahtude puhul soovitatav kasutada pideva voolu paigaldamist. Läbides ultraheli voolukambri, saab kõik raku keskmised täpselt sama kokkupuute ultrahelitöötlusega, tagades kõige tõhusama ravi. Hielscher Ultrasonics laia ultraheli sondid ja voolu raku reaktorid võimaldab koguda ideaalne ultraheli bioprocessing setup.

Hielscher ULTRASONICS – Laborist katseprojekti tootmiseni

Hielscher Ultrasonics katab kogu ultraheli seadmete spektri, mis pakuvad kompaktseid käeshoitavaid ultraheli homogenisaatoreid proovi ettevalmistamiseks pink-top ja pilootsüsteemidele, samuti võimsaid tööstuslikke ultraheli seadmeid, mis töötlevad kergesti koormaid tunnis. Olles mitmekülgne ja paindlik paigaldus- ja paigaldusvõimalustes, saab Hielscherultrasonicators kergesti integreerida igat liiki partii reaktoritesse, fed-partiidesse või pidevavoolu seadistustesse.
Erinevad tarvikud, samuti kohandatud osad võimaldavad teie ultraheli seadistuse ideaalset kohandamist teie protsessi nõuetele.
Hielscheri ultraheli protsessorid, mis on ehitatud 24 / 7 operatsiooniks täiskoormuse ja raskeveokite all, on usaldusväärsed ja nõuavad ainult madalat hooldust.
Alljärgnev tabel annab teile ülevaate meie ultrahelihitiste ligikaudse töötlemisvõimsusest:

partii Köide flow Rate Soovitatavad seadmed
1 kuni 500 ml 10 kuni 200 ml / min UP100H
10 kuni 2000 ml 20 kuni 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 kuni 20 l 0.2 kuni 4 l / min UIP2000hdT
10 kuni 100 l 2 kuni 10 l / min UIP4000hdT
e.k. 10 kuni 100 l / min UIP16000
e.k. suurem klastri UIP16000

Võta meiega ühendust! / Küsi meiega!

Küsige lisateavet

Palun kasutage allolevat vormi, et küsida lisateavet ultraheli protsessorite, rakenduste ja hinna kohta. Meil on hea meel arutada teie protsessi teiega ja pakkuda teile ultraheli süsteem, mis vastab teie vajadustele!









Palun pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.


Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid dispersiooniks, emulgeerimiseks ja rakkude ekstraheerimiseks.

Suure võimsusega ultraheli homogenisaatorid Lab et piloot ja tööstus- skaala.

Kirjandus/viited



Faktid Tasub teada

Biosüntees rakutehaste abil

Mikroobide rakutehas on biotehnika meetod, mis kasutab mikroobseid rakke tootmisrajatisena. Geneetiliselt muundatud mikroobide abil muundatakse mikroorganismide, nagu bakterite, pärmide, seente, imetajate rakkude või vetikate DNA, muutes mikroobid rakutehasteks. Rakutehaseid kasutatakse substraatide teisendamiseks väärtuslikeks bioloogilisteks molekulideks, mida kasutatakse näiteks toidus, farmis, keemias ja kütuse tootmises. Rakutehasepõhise biosünteesi erinevate strateegiate eesmärk on toota kohalikke metaboliite, heteroloogsete biosünteetiliste radade ekspressiooni või valgu ekspressiooni.
Rakutehaseid võib kasutada kohalike metaboliitide sünteesimiseks, heteroloogsete biosünteetiliste radade väljendamiseks või valkude väljendamiseks.

Kohalike metaboliitide biosüntees

Kohalikud metaboliidid on määratletud kui bioloogilised molekulid, mida rakutehasena kasutatavad rakud looduslikult toodavad. Rakutehased toodavad neid bioloogilisi molekule kas rakusiseselt või sekreteeritatud ainena. Viimast eelistatakse, kuna see hõlbustab sihtühendite eraldamist ja puhastamist. Kohalike metaboliitide näited on amino- ja nukleiinhapped, antibiootikumid, vitamiinid, ensüümid, bioaktiivsed ühendid ja raku anaboolsetest radadest toodetud valgud.

Heterologus Biosünteetilised rajad

Kui proovite toota huvitav ühend, üks tähtsamaid otsuseid on valik tootmise native vastuvõtva, ja optimeerida seda vastuvõtva, või üleandmise rada teise tuntud vastuvõtva. Kui algset masinat saab kohandada tööstusliku käärimisprotsessiga ja selle ks puuduvad tervisega seotud ohud (nt mürgiste kõrvalsaaduste tootmine), võib see olla eelistatud strateegia (nagu näiteks penitsilliini puhul). Kuid paljudel kaasaegsetel juhtudel, potentsiaali kasutada tööstuslikult eelistatud rakutehase ja sellega seotud platvormi protsesse out-kaalub raskust üle teed.

Valgu ekspressioon

Valkude ekspressiooni saab saavutada homoloogsetel ja heteroloogsetel viisidel. Homoloogses ekspressioonis on organismis looduslikult esinev geen üleekspresseeritud. Selle üleekspressiooni kaudu võib toota teatud bioloogilise molekuli suuremat saagist. Heteroloogse ekspressiooni puhul kantakse spetsiifiline geen peremeesrakusse, sest geeni ei esine looduslikult. Kasutades rakutehnikat ja rekombinantset DNA tehnoloogiat, sisestatakse geen peremeesorganismi DNA-sse nii, et peremeesrakk toodab (suurtes) kogustes valku, mida see looduslikult ei toodaks. Valgu ekspressiooni kasutatakse mitmesugustes bakterite sohukes, nt E. coli ja Bacillis subtilis, pärmseentes, nt Klyuveromyces lactis, Pichia pastoris, S. cerevisiae, filamentoossed seened, nt A. niger, ning multitsellulaarsetest organismidest, nagu imetajad ja putukad, saadud rakkudes. Nummerous valgud on suur kaubanduslik huvi, sealhulgas lahtised ensüümid, keeruline bio-farmaatsiatooted, diagnostika ja teadusuuringute reaktiivid. (vt A.M. Davy et al. 2017)