تولید اولتراسونیک اسکیزوفیلان بتا گلوکان بسیار خالص
اسکیزوفیلان یک گلوکان β قارچی با خاصیت تعدیل کننده سیستم ایمنی است. برای اثرات دارویی بسیار فعال, اسکیزوفیلان باید وزن مولکولی کمی به منظور نشان دادن فراهمی زیستی بهبود یافته داشته باشد. امواج فراصوت ثابت شده است برای کاهش وزن مولکولی اسکیزوفیلان. به عنوان روش قابل اعتماد و موثر، فراصوت را می توان به راحتی برای تولید اسکیزوفیلان با وزن مولکولی کم استفاده می شود.
قارچ اسکیزوفیلوم و استخراج التراسونیک بتا گلوکان
گونه های قارچ اسکیزوفیلوم پس از فصول بارندگی در طبیعت بر روی درختان در حال پوسیدگی رشد می کنند. اجسام میوه در فصل خشک بعدی جمع آوری می شوند. گونه های اسکیزوفیلوم سرشار از ترکیبات بیوشیمیایی مانند گلوکان هستند و بنابراین به ویژه در کشورهای گرمسیری به عنوان غذا و دارو مصرف می شوند. به دلیل خواص تعدیل کننده سیستم ایمنی ، ضد قارچ ، ضد نئوپلاستیک و ضد ویروسی ، کمون اسکیزوفیلوم ، همچنین به عنوان قارچ Splitgill شناخته می شود ، شرکت های بیوتکنولوژی و داروسازی را به خود جذب کرده است.
اسکیزوفیلان پلی ساکارید که با نام های سیزوفیران، سونیفیلان یا سیزوفیلان نیز شناخته می شود، β-گلوکان اصلی موجود در قارچ اسکیزوفیلوم است که اسکیزوفیلان β-گلوکان فعال زیستی بسیار موثری را ارائه می دهد.
قارچ های کمون اسکیزوفیلوم در طبیعت روی درختان رشد می کنند، میسلیوم را می توان در آبگوشت تخمیر نیز کشت داد. برای کاربردهای دارویی و آرایشی و بهداشتی، اسکیزوفیلان با وزن مولکولی کم نسبت به اسکیزوفیلان با وزن مولکولی بالا بسیار کارآمدتر است. این به دلیل این واقعیت است که اسکیزوفیلان با وزن مولکولی پایین میزان فراهمی زیستی و جذب را به طور قابل توجهی بهتر نشان می دهد. علاوه بر این، اسکیزوفیلان با وزن مولکولی بالا اغلب در کاربردها مشکل ساز است زیرا منجر به ویسکوزیته بالای محلول های آبی آن می شود.
کاهش اندازه اولتراسونیک یک تکنیک بسیار موثر و قابل اعتماد برای کاهش وزن مولکولی اسکیزوفیلان است، در نتیجه افزایش کیفیت مولکول β گلوکان.
اولتراسونیک UIP2000hdT با موفقیت برای کاهش وزن مولکولی اسکیزوفیلان ، یک قارچ β-گلوکان استفاده شد
پروتکل تولید اسکیزوفیلان با وزن مولکولی کم
از آنجا که اسکیزوفیلان وزن مولکولی نشان می دهد فراهمی زیستی به شدت بهتر و خواص کاربرد، تیم تحقیقاتی Smirnou سونوگرافی برای شکاف و کاهش اندازه مولکول β گلوکان اسکیزوفیلان بررسی.
سونوگرافی اسکیزوفیلان
اسکیزوفیلان گلوکان (SPG) β-1.3 (6/1)-با کشت غوطه ور قارچ S. commune در بیوراکتور با استفاده از ساکارز به عنوان سوبسترا تولید شد.
پس از پایان کشت، براث کشت با آب غیر معدنی شده به غلظت 2 گرم در لیتر اسکیزوفیلان رقیق و با اولتراسونیک شد پردازنده اولتراسونیک UIP2000hdT (Hielscher Ultrasonics GmbH، آلمان) در حالت بازیافت در پارامترها و شرایط زیر: جریان متوسط 50 میلی لیتر بر ثانیه، فرکانس 20 کیلوهرتز، خروجی 2000 وات، نوع سونوترود BS2d22، تقویت کننده نوع B2-1.4 و دامنه 100٪. دمای براث فرهنگ در ابتدای فراصوت 25 درجه سانتی گراد بود. آبگوشت فرهنگ اولتراسونیک (ورودی انرژی ویژه 100 Ws / mL) از طریق فیلتر عمق Seitz HS800 تحت فشار 1.5 بار در 40 درجه سانتیگراد فیلتر شد. اسکیزوفیلان اولتراسونیک (uSPG) برای خصوصیات شیمیایی از فیلتراسیون با مقدار سه برابر ایزوپروپیل الکل در دمای آزمایشگاه رسوب شد و در 60 درجه سانتیگراد برای 12 ساعت خشک شد محلول های uSPG برای مطالعات ایمونولوژیک به شرح زیر تهیه شد: (1) فیلتراسیون براث فرهنگ اولتراسونیک از طریق 0.1m2 Pall Centramate سری T کاست PES (100 kDa cut-off) در 0.8 بار دیافیل شد و دیافیلتراسیون تا هدایت نگهدارنده 20 μS/cm بود. (2) محلول با دیافیلتراسیون به غلظت uSPG 1 گرم در لیتر غلیظ شد و با اتوکلاو در دمای 120 درجه سانتیگراد در 20 دقیقه استریل شد. uSPG دناتوره شده به روشی مشابه تهیه شد، با این تفاوت که هیدروکسید سدیم در غلظت 2/0 مولار به فیلتر براث کشت اضافه شد و محلول قلیایی شده به مدت 30 دقیقه در دمای آزمایشگاه قبل از دیافیلتراسیون انکوبه شد.
روش های تحلیلی
عملکرد میسلیوم به صورت وزن سنجی برآورد شد: براث کشت با آب 1:4، سانتریفیوژ 10000 ×گرم در دمای 25 درجه سانتی گراد به مدت 20 دقیقه، رسوب با مقدار سه برابر آب شستشو، در دمای 60 درجه سانتی گراد خشک و توزین شد. اسکیزوفیلان از مایع رویی با مقدار سه برابر ایزوپروپیل الکل رسوب داده شد و در دمای 60 درجه سانتی گراد به مدت 24 ساعت خشک شد و بازده آن به صورت وزنی اندازه گیری شد. pO2 در براث کشت با استفاده از کاوشگر نوری Hamilton-Visiferm DO 120 (همیلتون، سوئیس) اندازه گیری شد.
ویسکوزیته دینامیکی براث کشت بر روی تستر ویسکو 6L HAAKE با دوک های 1 لیتر و 2 لیتری در دمای 4 درجه سانتی گراد و سرعت چرخش 30 دور در دقیقه اندازه گیری شد. سرعت فیلتراسیون از زمان فیلتراسیون براث کشت 500 میلی لیتر تا فیلتر عمقی 200 × 200 میلی متر Seitz HS800 (Pall, USA) در فشار 5/1 بار و 40 درجه سانتی گراد محاسبه شد.
وزن مولکولی uSPG توسط SEC-MALLS بر روی سیستم HPLC Alliance (Waters) با ستون های آکواجیل PL OH60 و PL آکواژل OH40 متصل به سری اندازه گیری شد و آشکارساز miniDAWN TREOS (Wyatt) با دیافیلتراسیون به غلظت uSPG 1 گرم در لیتر تغلیظ و با اتوکلاو در دمای 120 درجه سانتی گراد در 20 دقیقه استریل شد. uSPG دناتوره شده به روشی مشابه تهیه شد، با این تفاوت که هیدروکسید سدیم در غلظت 2/0 مولار به فیلتر براث کشت اضافه شد و محلول قلیایی شده به مدت 30 دقیقه در دمای آزمایشگاه قبل از دیافیلتراسیون انکوبه شد.
UIP2000hdT برای کاهش وزن مولکولی اسکیزوفیلان
ultrasonicator UP400St (400 وات، 24 کیلوهرتز) برای پردازش اسکیزوفیلان
درمان امواج فراصوت به طور مستقیم به S. commune 144 ساعت براث فرهنگ با میسلیوم برای تسهیل پردازش پایین دست SPG اعمال شد.
ویژگی های اسکیزوفیلان فراصوتی: اسکیزوفیلان اولتراسونیک (uSPG) از فیلتراسیون براث کشت توسط الکل رسوب داده شد و مشخص شد. SEC-MALLS مگاوات uSPG را حدود 1 MDa تخمین زد. میانگین وزن مولکولی اسکیزوفیلان حاصل از تخمیر مایع تقریبا 5 MDa است، در حالی که در کشت حالت جامد ممکن است تا 10 MDa برسد. در مقایسه وزن مولکولی اسکیزوفیلان اولتراسونیک با وزن مولکولی اسکیزوفیلان درمان نشده بومی، 5 تا 10 برابر کاهش وزن مولکولی را می توان با توجه به امواج فراصوت مشاهده کرد.
پلی ساکارید فراصوت uSPG حاوی 0.7٪ w/w پروتئین و 1.0٪ w/w باقی مانده پس از احتراق. هیدرولیز uSPG شامل گلوکز با بیش از 99 درصد بود. نتایج تحلیلی نشان می دهد که فراصوت شکاف ستون فقرات β گلوکان به طور تصادفی و شاخه های جانبی دست نخورده باقی می ماند و در نتیجه کاهش اندازه و وزن مولکولی اسکیزوفیلان. مطالعات ایمونولوژیک در اساسا پروتئین و اندوتوکسین آزاد uSPG نشان داد, که اسکیزوفیلان کم Mw التراسونیک فعالیت تعدیل کننده سیستم ایمنی تلفظ می کند.
تصویربرداری AFM (در بالا) و مشخصات توپوگرافی (در پایین) اسکیزوفیلان اولتراسونیک بومی. اندازه گیری در حالت نیمه تماسی با وضوح 512 × 512 پیکسل2. شرایط: پوشش طلا، ثابت فنر 15.3 نیوتن بر متر، زاویه مخروط نوک <22°.
کاهش ویسکوزیته: امواج فراصوت منجر به کاهش قابل توجهی از ویسکوزیته براث کشت شد. در طول اولتراسونیکاسیون ، ویسکوزیته براث فرهنگ به صورت خطی تغییر می کند: کاهش ویسکوزیته در ابتدای فراصوت سریع بود ، اما بعدا کاهش یافت. انرژی ورودی ویژه 100 وات بر میلی لیتر برای کاهش ویسکوزیته براث کشت تقریبا 7 برابر کافی بود.
امواج فراصوت از براث فرهنگ S.commune، که توسط کشت قارچ در بیوراکتور به مدت 144 ساعت به دست آمد. اثر دوره امواج فراصوت (بیان شده به عنوان ورودی انرژی ویژه در Ws / mL) بر سرعت فیلتراسیون عمق براث کشت (ستون سیاه) و غلظت اسکیزوفیلان (SPG) در فیلتراسیون (ستون خاکستری). شرایط امواج فراصوت: پردازنده اولتراسونیک UIP2000hd (20 کیلوهرتز، 2000 وات)، سونوترود BS2d22 ، تقویت کننده B2-1.4 ، دامنه 100٪ ، سرعت جریان 50 میلی لیتر بر ثانیه.
(تصویر و مطالعه: ©اسمیرنو و همکاران، 2017)
فیلتراسیون بهبود یافته: آبگوشت کشت تیمار شده با اولتراسوند سریعتر از آبگوشت کشت تصفیه نشده (ورودی انرژی ویژه 0 Ws/mL) با SPG با مولکولی بالا از فیلتر عبور کرد. علاوه بر این، فراصوت به طور قابل توجهی کاهش از دست دادن محصول در طول فیلتراسیون. فیلتراسیون براث کشت تیمار نشده با SPG با مولکولی بالا (ورودی انرژی ویژه 0 Ws/mL) حاوی 3/0 ± 07/0 گرم در لیتر SPG بود، در حالی که غلظت SPG قبل از فیلتراسیون عمقی 2 گرم در لیتر بود. در مقابل، فیلتراسیون 100 Ws / mL فرهنگ اولتراسونیک هر دو حاوی SPG در غلظت 2.2 ± 0.2 گرم در لیتر بود که معادل از دست دادن محصول تقریبا صفر است.
امواج فراصوت از براث فرهنگ S.commune، که توسط کشت قارچ در بیوراکتور به مدت 144 ساعت به دست آمد. اثر دوره امواج فراصوت (بیان شده به عنوان ورودی انرژی ویژه در Ws / mL) بر سرعت فیلتراسیون عمق براث کشت (ستون سیاه) و غلظت اسکیزوفیلان (SPG) در فیلتراسیون (ستون خاکستری). شرایط امواج فراصوت: پردازنده اولتراسونیک UIP2000hd (20 کیلوهرتز، 2000 وات)، سونوترود BS2d22 ، تقویت کننده B2-1.4 ، دامنه 100٪ ، سرعت جریان 50 میلی لیتر بر ثانیه.
(تصویر و مطالعه: ©اسمیرنو و همکاران، 2017)
تصویربرداری AFM (در بالا) و مشخصات توپوگرافی (در پایین) اسکیزوفیلان اولتراسونیک دناتوره شده. اندازه گیری در حالت نیمه تماسی با وضوح 512 × 512 پیکسل2. شرایط: پوشش طلا، ثابت فنر 15.3 نیوتن بر متر، زاویه مخروط نوک < 22°.
(تصویر و مطالعه: ©اسمیرنو و همکاران، 2017)
علاوه بر این، محققان دریافتند که پردازش اولتراسونیک اسکیزوفیلان به راحتی مقیاس پذیر است. یک واحد از تجزیه کننده اولتراسونیک کارخانه آزمایشی UIP2000hdT 1 لیتر آبگوشت فرهنگ را در 110 ثانیه در حالت جریان پردازش کرد. بهره وری سیستم را می توان به راحتی با اتصال متوالی واحدهای سونوگرافی اضافی افزایش داد.
در مورد مقیاس ساده استخراج قارچ بیشتر بخوانید!
تجهیزات اولتراسونیک با کارایی بالا برای پردازش گلوکان قارچی
تکه تکه شدن پلی ساکاریدها مانند گلوکان و همچنین سایر ترکیبات فعال زیستی مانند کیتین و کیتوزان می تواند قابل اعتماد فرآیندها با تجهیزات اولتراسونیک Hielscher با کارایی بالا. ultrasonicators ما می تواند دامنه بالا ارائه، ارائه می دهد کنترل دقیق بیش از پارامترهای فرایند و می تواند 24/7 تحت بار سنگین و در محیط های خواستار عمل. Hielscher محدوده تجهیزات مافوق صوت این الزامات را قابل اعتماد برآورده می کند. علاوه بر عملکرد سونوگرافی برجسته، مافوق صوت Hielscher دارای بهره وری انرژی بالا، که یک مزیت اقتصادی قابل توجهی است – به خصوص هنگامی که در تولید تجاری در مقیاس بزرگ استفاده می شود.
مافوق صوت Hielscher سیستم های با کارایی بالا است که می تواند با لوازم جانبی مانند sonotrodes مجهز, بوستر, راکتورها و یا سلول های جریان به منظور مطابقت با نیازهای فرآیند خود را در شیوه ای بهینه. با صفحه نمایش رنگ دیجیتال, گزینه ای برای اجرای فراصوت از پیش تعیین شده, ضبط خودکار داده ها بر روی یک کارت SD یکپارچه, کنترل مرورگر از راه دور و بسیاری از ویژگی های دیگر, بالاترین کنترل فرآیند و کاربر پسند تضمین شده است. همراه با استحکام و ظرفیت تحمل بار سنگین، سیستم های مافوق صوت Hielscher اسب کار قابل اعتماد خود را در تولید هستند. کاهش وزن مولکولی β گلوکان مانند اسکیزوفیلان نیاز به سونوگرافی قدرتمند برای به دست آوردن شکاف هدفمند و یک محصول نهایی اسکیزوفیلان با کیفیت بالا، که می تواند برای کاربردهای دارویی استفاده می شود.
یافتن اطلاعات بیشتر در مورد استخراج بتا گلوکان مافوق صوت از قارچ از جمله دستورالعمل گام به گام در اینجا!
جدول زیر به شما نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی مافوق صوت ما می دهد:
| حجم دسته ای | نرخ جریان | دستگاه های توصیه شده |
|---|---|---|
| 1 تا 500 میلی لیتر | 10 تا 200 میلی لیتر در دقیقه | UP100H |
| 10 تا 2000 میلی لیتر | 20 تا 400 میلی لیتر در دقیقه | تا 200 هرتز، UP400St |
| 0.1 تا 20 لیتر | 0.2 تا 4 لیتر در دقیقه | UIP2000hdT |
| 10 تا 100 لیتر | 2 تا 10 لیتر در دقیقه | UIP4000hdT |
| ن.ا. | 10 تا 100 لیتر در دقیقه | UIP16000 |
| ن.ا. | بزرگتر | خوشه ای از UIP16000 |
تماس با ما! / از ما بپرسید!
Hielscher مافوق صوت تولید کننده هموژنایزرهای مافوق صوت با کارایی بالا برای مخلوط کردن برنامه های کاربردی، پراکندگی، امولسیون و استخراج در آزمایشگاه، خلبان و مقیاس صنعتی.
ادبیات / منابع
- Smirnou, Dzianis; Knotek, Petr; Nesporova, Kristina; Smejkalova, Daniela; Pavlik, Vojtech; Franke, Lukas; Velebny, Vladimir (2017): Ultrasound-assisted production of highly-purified β-glucan schizophyllan and characterization of its immune properties. Process Biochemistry 2017.
- Zhong, Kui; Tong, Litao; Liu, Liya; Zhou, Xianrong; Liu, Xingxun; Zhang, Qi; Zhou, Sumei (2015): Immunoregulatory and antitumor activity of schizophyllan under ultrasonic treatment. International Journal of Biological Macromolecules, 80, 2015. 302–308.
- Kengo Tabata, Wataru Ito, Takemasa Kojima, Shozo Kawabata, Akira Misaki (1981): Ultrasonic degradation of schizophyllan, an antitumor polysaccharide produced by Schizophyllum commune fries. Carbohydrate Research, Volume 89, Issue 1, 1981. 121-135.
حقایقی که ارزش دانستن دارند
اسکیزوفیلان – یک گلوکان β قارچی
اسکیزوفیلان ، همچنین به عنوان sizofiran ، SPG ، sonifilan ، sizofilan شناخته می شود ، یک پلی ساکارید خارج سلولی خنثی است که توسط قارچ Schizophyllum commune Fries ، گونه ای از قارچ Basidiomycetes تولید می شود. اسکیزوفیلان یک بتا-D-گلوکان محلول است که مکانیسم دقیق عملکرد آن هنوز به طور کامل روشن نشده است، اما این β-گلوکان خاص اثرات تعدیل کننده سیستم ایمنی و ضد توموری را نشان می دهد. اگرچه مکانیسم دقیق اثر سیزوفیران هنوز به طور کامل روشن نشده است، اما به نظر می رسد این عامل با افزایش تولید سیتوکین، فعال کردن ماکروفاژها و سلول های لانگرهانس و افزایش فعالیت لکوسیت های چند هسته ای (PML) و سلول های کشنده طبیعی (NK) سیستم ایمنی بدن را تحریک می کند. Sizofiran در برابر سرطان معده نسبتا بی اثر بود، اما زمان بقای آن در بیماران مبتلا به سرطان سر و گردن افزایش یافت. در سرطان دهانه رحم، سیزوفیران بقا و زمان عود را برای موارد مرحله II طولانی تر کرد اما نه مرحله III، و زمانی که مستقیما به توده تومور تزریق شد، اثربخشی بیشتری نشان داد. Sonifilan به عنوان یک اصلاح کننده پاسخ بیولوژیکی استفاده می شود (BRM) با پرتودرمانی برای درمان سرطان در ژاپن. در سال 1998 برای سرطان دهانه رحم در کره جنوبی راه اندازی شد.
Hielscher مافوق صوت تولید کننده هموژنایزرهای مافوق صوت با کارایی بالا از ازمایشگاه ها تا اندازه صنعتی.