Hielscher Ultrasound Technology

Biosynthetic Production of Human Milk Oligosaccharides

Ang biosynthesis ng mga tao ng gatas oligosaccharides (HMOs) sa pamamagitan ng pagbuburo o enzymatic reaksyon ay isang komplikadong, ubos at madalas na mababang proseso ng paggawa. Sonication pinatataas ang mass transfer sa pagitan ng substrate at cell pabrika ans stimulates cell paglago at metabolismo. Sa gayon, sonication pinatitindi pagbuburo at Bio-Alcamid mga proseso na nagreresulta sa isang pinabilis at mas mahusay na produksyon ng HMOs.

Human gatas Oligosaccharides

Human gatas oligosaccharides (HMOs), na kilala rin bilang Human gatas glycans, ay Sugar molecule, na bahagi ng oligosaccharides group. Kilalang mga halimbawa ng HMOs isama 2 '-fucosyllactose (2′-FL), hindi neotetraose (LNnT), 3 '-galactosyllactose (3′-GL), at difucosyllactose (DFL).
Habang ang mga tao dibdib ng gatas na binubuo ng higit sa iba 't ibang 150 HMO istraktura, lamang 2 '-fucosyllactose (2 '-FL) at patas to-N-neotetraose (LNnT) ay kasalukuyang ginawa sa komersyal na antas at ginagamit bilang nutritional additives sa mga sanggol formula.
Human gatas oligosaccharides (HMOs) ay kilala para sa kanilang mga kahalagahan sa mga sanggol na nutrisyon. Human gatas oligosaccharides ay isang natatanging uri ng nutrients, na kumilos bilang prebiotics, anti antimicrobials, at immunomodulators sa loob ng matupok ng sanggol at mag-ambag ng malaki sa pag-unlad ng utak. HMOs ay eksklusibo matatagpuan sa mga tao dibdib ng gatas; iba pang mga mammalian milks (hal. baka, kambing, tupa, kamelyo atbp.) huwag magkaroon ng mga tiyak na anyo ng oligosaccharides.
Human gatas oligosaccharides ay ang third pinaka masaganang solidong sangkap sa mga tao ng gatas, na maaaring naroroon alinman sa mga o emulsified o suspendido form sa tubig. Lactose at mataba acids ang pinaka masaganang puro mayguhit matatagpuan sa mga tao ng gatas. HMOs ay naroroon sa isang konsentrasyon ng 0.35 – 0.88 ounces (9.9 – 24.9 g)/L. humigit-kumulang sa 200 isktruktura iba 't ibang mga tao gatas oligosaccharides ay kilala. Ang nangingibabaw na oligosaccharide sa 80% ng lahat ng mga kababaihan ay 2′-fucosyllactose, na kung saan ay naroroon sa tao dibdib ng gatas sa isang konsentrasyon ng humigit-kumulang 2.5 g/L.
Dahil ang mga HMOs ay hindi digested, hindi sila calorically sa nutrisyon. Pagiging indigestible carbohydrates, sila function bilang prebiotics at ay selectively nagtagal sa pamamagitan ng kanais-nais matupok microflora, lalo na bifidobacteria.

Mga benepisyo sa kalusugan ng gatas ng tao Oligosaccharides (HMOs)

  • itaguyod ang pag-unlad ng mga sanggol
  • ay mahalaga para sa mga utak pag-unlad
  • may mga nagpapaalab at
  • anti-malagkit epekto sa m-bituka sukat
  • sinusuportahan ang immune system sa mga matatanda
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

Ang Ultrasonic Processor UIP2000hdT nagpapataas mass transfer at aktibo cell pabrika para sa mas mataas na magbubunga ng biosynthesized biological molecule tulad ng HMOs

Ang mga kahilingan ng impormasyon




Tandaan natin Patakaran sa privacy.


Biosynthesis ng mga tao gatas Oligosaccharides

Cell pabrika at enzymatic/chemo-enzymatic sistema ay kasalukuyang mga teknolohiya na ginagamit para sa pagbubuo ng HMOs. Para sa HMO produksyon sa pang-industriyang scale, ang pagbuburo ng microbial cell pabrika, Bio-Alcamid pagbubuo, at iba 't ibang enzymatic reaksyon ay magagawa paraan ng HMO Bio-produksyon. Dahil sa pang-ekonomiyang mga dahilan, ang pagbubuo sa pamamagitan ng microbial cell pabrika ay kasalukuyang ang tanging pamamaraan na ginamit sa pang-industriya na antas ng produksyon ng HMOs.

Pagbuburo ng HMOs gamit microbial cell pabrika

E. coli, Saccharomyces cerevisiae at Lactococcus ang mga karaniwang ginagamit na cell pabrika na ginagamit para sa Bio-Alcamid ng mga biological molecule tulad ng HMOs. Pagbuburo ay isang biochemical proseso gamit ang isang maliit na organismo sa convert ng isang substrate sa target biological molecule. Microbial cell pabrika gamitin ang simpleng sugars bilang substrate, na kung saan sila convert sa HMOs. Dahil ang simpleng sugars (hal. lactose) ay isang masaganang, murang substrate, ito pinapanatili ang pagbubuo proseso gastos-mahusay.
Ang pag-unlad at bioconversion rate ay pangunahing naiimpluwensyahan ng mass transfer ng nutrients (substrate) sa microorganisms. Ang mass transfer rate ay isang pangunahing kadahilanan na nakakaapekto sa produkto pagbubuo sa panahon ng pagbuburo. Ang sonication ay kilala para itaguyod ang paglipat ng masa.
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.

Ultrasonically na itinaguyod pagbuburo

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.
Ang isang tiyak na kinokontrol, mild sonication ay mahusay na kilala sa paigtingin pagbuburo proseso.
Sonication nagpapabuti "ang pagiging produktibo ng maraming mga proseso ng biokinasasangkutan ng live na cell sa pamamagitan ng pagpapabuti ng substrate upkuha, pinahusay na produksyon o paglago sa pamamagitan ng pagtaas ng porosity cell, at posibleng pinahusay na release ng mga sangkap ng cell." (Naveena et al. 2015)
Read more about ultrasonically-assisted fermentation!
Bentahe ng Ultrasonically na tumindi pagbuburo

  • tumaas na ani
  • Pinabilis na pagbuburo
  • Cell-partikular na pagbibigay-buhay
  • Pinahusay na substrate upang
  • Nadagdagang cell porosity
  • madali-na-nagpapatakbo
  • ligtas
  • Simple retro-angkop
  • linear scale-ap
  • Batch o InIine processing
  • Mabilis na ROI

Naveena et al. (2015) natagpuan na ang ultrasonic pagpapatindi ay nag-aalok ng ilang mga bentahe sa panahon ng bioprocessing, kabilang ang mababang operating gastos kumpara sa iba pang mga pagpipilian sa paggamot, simple ng operasyon at disenteng mga kinakailangan sa kapangyarihan.

Agitated ultrasonic tank (sono-bioreactor) for batch processing

Tangke na may 8kW ultrasonicators at agitator

Mataas na pagganap ng ultrasonic pagbuburo reactors

Pagbuburo mga proseso ng pamumuhay na microorganisms tulad ng bakterya o pampaalsa, na function bilang cell pabrika. Habang ang sonication ay inilapat upang itaguyod ang paglipat ng masa at dagdagan ang paglaki ng ng microorganismo, ito ay napakahalaga upang makontrol ang ultrasonic katindihan tiyak upang maiwasan ang pagkawasak ng cell pabrika.
Hielscher ultrasonics ay espesyalista sa pagdisenyo, manufacturing at pamamahagi ng mataas na pagganap ng ultrasonicators, na maaaring tiyak na kinokontrol at sinusubaybayan upang matiyak ang superior pagbuburo magbubunga.
Tumpak na kontrol sa ang ultrasonic mga parameter ng proseso sa pamamagitan ng Hielscher ultrasonics' matalinong softwareProseso control ay hindi lamang mahalaga para sa mataas na magbubunga at superior kalidad, ngunit nagbibigay-daan upang ulitin at kopyahin ang mga kinalabasan. Lalo na kapag ang mga iSt dumating sa pagbibigay-buhay ng cell pabrika, ang cell-tiyak na pag-aakma ng sonication parameter ay mahalaga upang makamit ang mataas na magbubunga at upang maiwasan ang cell marawal kalagayan. Samakatuwid, ang lahat ng mga digital na mga modelo ng Hielscher ultrasonicators ay bang may matalinong software, na nagbibigay-daan sa iyo upang ayusin, subaybayan, at baguhin ang mga sonication parameter. Ultrasonic proseso ng mga parameter tulad ng malawak, temperatura, presyon, sonication tagal, duty cycles, at enerhiya input ay mahalaga upang itaguyod ang HMO produksyon sa pamamagitan ng pagbuburo.
Ang Smart software ng Hielscher ultrasonicators talaan awtomatikong lahat ng mga mahalagang mga parameter ng proseso sa Integrated SD-card. Ang awtomatikong data recording ng proseso ng sonication ay ang pundasyon para sa proseso standardization at reproducibility/repeatability, na kung saan ay kinakailangan para sa magandang manufacturing gawi (GMP).

Hielscher Ultrasonics Cascatrode

cascatrodeTM sa isang ultrasonic daloy cell reaktor

Ultrasonic rectors para sa pagbuburo

Hielscher Ultrasonics 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.
Ito ay mahusay na kilala na ang lokasyon ng ultrasonic sonotrode sa reaksyon barko impluwensya ang pamamahagi ng cavitation at micro-streaming sa loob ng daluyan. Sonotrode at ultrasonic reaktor ay dapat na pinili alinsunod sa processing dami ng cell sabaw. Habang sonication ay maaaring gumanap sa Batch pati na rin sa tuloy-tuloy na mode, para sa mataas na produksyon Volume ang paggamit ng isang tuloy-tuloy na pag-install ng daloy ay inirerekomenda. Pagpasa sa pamamagitan ng isang ultrasonic daloy ng cell, ang lahat ng mga cell daluyan ay makakakuha ng eksakto ang parehong exposure sa sonication tiyakin ang pinaka-epektibong paggamot. Hielscher ultrasonics malawak na hanay ng mga ultrasonic probes at daloy ng cell reactors ay nagbibigay-daan upang maipon ang ideal ultrasonic bioprocessing setup.

Hielscher Ultrasonics – Mula sa lab sa pilot sa produksyon

Hielscher ultrasonics sumasaklaw sa buong spectrum ng ultrasonic equipment nag-aalok ng compact kamay-gaganapin ultrasonic homogenisers para sa mga sample na paghahanda sa mga sistema sa itaas at pilot system pati na rin ang malakas Industrial ultrasonic yunit na madaling proseso mga bawat oras. Ang pagiging maraming nalalaman at nababaluktot sa pag-install at tumitinding pagpipilian, Hielscher ultrasonicators ay maaaring madaling isinama sa lahat ng uri ng Batch reactors, fed o patuloy na daloy-sa pamamagitan ng setups.
Iba't-ibang mga accessories pati na rin customized bahagi payagan para sa ideal na mga pag-aakma ng iyong ultrasonic setup sa iyong mga kinakailangan sa proseso.
Built para sa 24/7 operasyon sa ilalim ng full load at mabigat na tungkulin sa mga mahihirap na kondisyon, Hielscher ultrasonic processors ay maaasahan at nangangailangan lamang ng mababang maintenance.
Ang table sa ibaba ay nagbibigay sa iyo ng mga indikasyon ng tinatayang processing kapasidad ng ating ultrasonicators:

Dami ng Batch Daloy Rate Rekomendadong mga aparatong
1 sa 500mL 10 hanggang 200mL/min UP100H
10 sa 2000mL 20 sa 400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 hanggang 20L 0.2 sa 4L/min UIP2000hdT
10 sa 100L 2 sa 10L/min UIP4000hdT
n.a 10 sa 100L/min UIP16000
n.a mas malaki kumpol ng mga UIP16000

Makipag-ugnay sa amin! / Itanong sa atin!

Humingi ng karagdagang impormasyon

Pakigamit ang pormularyo sa ibaba upang humiling ng karagdagang impormasyon tungkol sa ultrasonic processors, mga application at presyo. Kami ay natutuwa na talakayin ang iyong proseso sa iyo at upang mag-alok sa iyo ng isang ultrasonic sistema ng pagtugon sa iyong mga kinakailangan!









Mangyaring tandaan natin Patakaran sa privacy.


Hielscher ultrasonics mga paninda mataas na pagganap ultrasonic homogenizers para sa pagkakakalat, Emulsification at cell bunutan.

Mataas na kapangyarihan ultrasonic homogenizers mula sa Lab upang piloto at Pang-industriya iskala.

Panitikan/sanggunian



Ang mga katotohanan na napakahalagang malaman

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)