માનવ દૂધ ઓલિગોસેકરાઇડ્સનું બાયોસાયન્થેટિક ઉત્પાદન

આથો અથવા એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયા દ્વારા માનવ દૂધ ઓલિગોસાકરાઇડ્સ (એચએમઓ) ની બાયોસિન્થેસિસ એ એક જટિલ, વપરાશ અને ઘણીવાર ઓછી ઉપજ આપતી પ્રક્રિયા છે. અલ્ટ્રાસોનિકેશન સબસ્ટ્રેટ અને સેલ ફેક્ટરીઓ એન્સ વચ્ચેના સામૂહિક સ્થાનાંતરણમાં વધારો કરે છે. ત્યાંથી, સોનિકેશન એ આફ્મેન્ટેશન અને બાયો-કેમિકલ પ્રક્રિયાઓને વધુ તીવ્ર બનાવે છે, પરિણામે એચએમઓનું પ્રવેગક અને વધુ કાર્યક્ષમ ઉત્પાદન થાય છે.

હ્યુમન મિલ્ક ઓલિગોસેકરાઇડ્સ

માનવ દૂધ ઓલિગોસાકેરાઇડ્સ (એચએમઓ), જેને માનવ દૂધ ગ્લાયકેન્સ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે સુગર પરમાણુઓ છે, જે ઓલિગોસાકેરાઇડ્સ જૂથનો ભાગ છે. એચએમઓનાં પ્રખ્યાત ઉદાહરણોમાં 2'-ફ્યુકોસિલાલેક્ટોઝ (2) શામેલ છે′-એફએલ), લેક્ટો-એન-નિયોટેટ્રોઝ (LNnT), 3'-ગેલેક્ટોસિએલેક્ટોઝ (3′-જીએલ), અને ડિફ્યુકોસિલેક્ટોઝ (ડીએફએલ).
જ્યારે માનવ સ્તન દૂધ વિવિધ 150 એચએમઓ રચનાઓથી બનેલું છે, હાલમાં ફક્ત 2′-fucosyllactose (2′-FL) અને લેક્ટો- N-neotetraose (LNnT) ઉત્પાદન કરવામાં આવે છે અને શિશુ સૂત્રમાં પોષક ઉમેરણો તરીકે ઉપયોગ થાય છે.
માનવ દૂધ ઓલિગોસાકેરાઇડ્સ (એચએમઓ) બાળકના પોષણમાં તેમના મહત્વ માટે જાણીતા છે. માનવ દૂધ ઓલિગોસાકેરાઇડ્સ એક અનન્ય પ્રકારનાં પોષક તત્વો છે, જે શિશુના આંતરડામાં પ્રીબાયોટિક્સ, એન્ટી-એડહેસિવ એન્ટિમાઇક્રોબાયલ્સ અને ઇમ્યુનોમોડ્યુલેટર્સ તરીકે કાર્ય કરે છે અને મગજના વિકાસમાં નોંધપાત્ર ફાળો આપે છે. એચએમઓ ફક્ત માનવ સ્તન દૂધમાં જોવા મળે છે; અન્ય સસ્તન દૂધ (દા.ત. ગાય, બકરી, ઘેટાં, lંટ વગેરે) માં ઓલિગોસેકરાઇડ્સનું આ વિશિષ્ટ સ્વરૂપ નથી.
માનવ દૂધ ઓલિગોસાકેરાઇડ્સ એ માનવ દૂધમાં ત્રીજો સૌથી વધુ વિપુલ પ્રમાણમાં ઘન ઘટક છે, જે પાણીમાં વિસર્જન અથવા પ્રવાહી અથવા સસ્પેન્ડેડ સ્વરૂપમાં હોઈ શકે છે. લેક્ટોઝ અને ફેટી એસિડ્સ એ માનવ દૂધમાં જોવા મળે છે. એચએમઓ 0.35-088 ounceંસ (9.9–24.9 ગ્રામ) / એલ ની સાંદ્રતામાં હાજર છે. 200 જેટલા માળખાગત રીતે અલગ અલગ માનવ દૂધ ઓલિગોસાકેરાઇડ્સ જાણીતા છે. બધી સ્ત્રીઓમાં 80% માં પ્રભાવી ઓલિગોસાકેરાઇડ 2 છે′-ફ્યુકોસિએલેક્ટોઝ, જે આશરે 2.5 ગ્રામ / એલની સાંદ્રતામાં માનવ સ્તન દૂધમાં હોય છે.
એચએમઓ પાચન નથી થતું, તેથી તેઓ પોષણમાં કેલરી યોગદાન આપતા નથી. અજીર્ણ કાર્બોહાઇડ્રેટ હોવાને કારણે, તેઓ પ્રીબાયોટિક્સ તરીકે કાર્ય કરે છે અને ઇચ્છનીય આંતરડા માઇક્રોફલોરા દ્વારા ખાસ કરીને બાયફિડોબેક્ટેરિયા દ્વારા આથો લેવામાં આવે છે.

હ્યુમન મિલ્ક ઓલિગોસેકરાઇડ્સનું બાયોસિન્થેસિસ

સેલ ફેક્ટરીઓ અને એન્ઝાઇમેટિક / કીમો-એન્ઝાઇમેટિક સિસ્ટમ્સ એચએમઓના સંશ્લેષણ માટે વપરાયેલી વર્તમાન તકનીકીઓ છે. Industrialદ્યોગિક ધોરણે એચએમઓ ઉત્પાદન માટે, માઇક્રોબાયલ સેલ ફેક્ટરીઓનો આથો, બાયો-કેમિકલ સંશ્લેષણ અને વિવિધ એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયા એ એચએમઓ બાયો-ઉત્પાદનના શક્ય માર્ગો છે. આર્થિક કારણોને લીધે, માઇક્રોબાયલ સેલ ફેક્ટરીઓ દ્વારા બાય-સિંથેસિસ હાલમાં એચએમઓના industrialદ્યોગિક ઉત્પાદન સ્તર પર ઉપયોગમાં લેવામાં આવતી એકમાત્ર તકનીક છે.

માઇક્રોબાયલ સેલ ફેક્ટરીઝનો ઉપયોગ કરીને એચએમઓનો આથો

ઇકોલી, સેકરોમિસીસ સેરેવિસીઆ અને લેક્ટોકોકસ લેક્ટીસ એ સામાન્ય રીતે સેલ ફેક્ટરીઓનો ઉપયોગ એચએમઓ જેવા જૈવિક પરમાણુઓના બાયો-ઉત્પાદન માટે થાય છે. ફર્મેન્ટેશન એ સૂક્ષ્મજીવોનો ઉપયોગ કરીને સબસ્ટ્રેટને લક્ષ્યાંકિત જૈવિક અણુઓમાં રૂપાંતરિત કરવા માટેની બાયોકેમિકલ પ્રક્રિયા છે. માઇક્રોબાયલ સેલ ફેક્ટરીઓ સરળ સુગરનો ઉપયોગ સબસ્ટ્રેટ તરીકે કરે છે, જેને તેઓ એચએમઓમાં રૂપાંતરિત કરે છે. સરળ સુગર (દા.ત. લેક્ટોઝ) એક વિપુલ પ્રમાણમાં, સસ્તા સબસ્ટ્રેટ હોવાથી, આ બાયો-સિંથેસિસ પ્રક્રિયાને ખર્ચ-કાર્યક્ષમ રાખે છે.
વૃદ્ધિ અને બાયોકોન્વર્ઝન રેટ મુખ્યત્વે સુક્ષ્મસજીવોમાં પોષક તત્વો (સબસ્ટ્રેટ) ના સમૂહ સ્થાનાંતરણ દ્વારા પ્રભાવિત હોય છે. સામૂહિક સ્થાનાંતરણ દર એ મુખ્ય પરિબળ છે જે આથો દરમિયાન ઉત્પાદનના સંશ્લેષણને અસર કરે છે. અલ્ટ્રાસોનિકેશન સામૂહિક સ્થાનાંતરણને પ્રોત્સાહન આપવા માટે જાણીતું છે.
આથો દરમિયાન, બાયોરેક્ટરમાં શરતોનું સતત નિરીક્ષણ અને નિયમન કરવું આવશ્યક છે જેથી કોષો શક્ય તેટલી ઝડપથી વિકસિત થઈ શકે, જેથી લક્ષ્ય બાયોમોલિક્યુલ્સ ઉત્પન્ન થાય (દા.ત. એલિમોસાકરાઇડ્સ જેમ કે એચએમઓ; ઇન્સ્યુલિન; રિકોમ્બિનન્ટ પ્રોટીન). સૈદ્ધાંતિક રીતે, સેલ સંસ્કૃતિ વધવાનું શરૂ થતાંની સાથે જ ઉત્પાદનની રચના શરૂ થાય છે. જો કે ખાસ કરીને આનુવંશિક રીતે સુધારેલા કોષો જેવા કે એન્જિનિયર્ડ સુક્ષ્મસજીવો તે પછીથી સામાન્ય રીતે સબસ્ટ્રેટમાં રાસાયણિક પદાર્થ ઉમેરીને પ્રેરિત કરવામાં આવે છે, જે લક્ષિત બાયોમોલેક્યુલની અભિવ્યક્તિને સુધારે છે. અલ્ટ્રાસોનિક બાયોરેક્ટર્સ (સોનો-બાયોરેક્ટર) ચોક્કસપણે નિયંત્રિત થઈ શકે છે અને સુક્ષ્મજીવાણુઓના વિશિષ્ટ ઉત્તેજના માટે પરવાનગી આપે છે. આના પરિણામે પ્રવેગક બાયોસિન્થેસિસ અને વધુ ઉપજ મળે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક લિસીસ અને નિષ્કર્ષણ: જટિલ એચએમઓનો આથો ઓછું આથો શીર્ષક અને ઇન્ટ્રા સેલ્યુલર બાકી ઉત્પાદનો દ્વારા મર્યાદિત હોઈ શકે છે. શુદ્ધિકરણ અને ડાઉન-સ્ટ્રીમ પ્રક્રિયાઓ પહેલાં અલ્ટ્રાસોનિક લિસીસ અને નિષ્કર્ષણ ઇન્ટ્રાસેલ્યુલર સામગ્રીને મુક્ત કરવા માટે વપરાય છે.

અલ્ટ્રાસોનિકલી પ્રોત્સાહિત આથો

નિયંત્રિત લો-ફ્રીક્વન્સી અલ્ટ્રાસોનિકેશનનો ઉપયોગ કરીને સામૂહિક સ્થાનાંતરણ દર અને સેલ વ wallલની અભેદ્યતામાં વધારો કરીને એસ્ચેરીચીયા કોલી, એન્જીનીયર ઇકોલી, સcક્રomyમિસિસ સેરેવિસીઆ અને લેક્ટોકusકસ લેક્ટીસ જેવા સુક્ષ્મજીવાણુઓનો વૃદ્ધિ દર ઝડપી થઈ શકે છે. હળવા, બિન-થર્મલ પ્રોસેસિંગ તકનીક તરીકે, અલ્ટ્રાસોનિકેશન આથો બ્રોથમાં સંપૂર્ણપણે યાંત્રિક દળો લાગુ કરે છે.
એકોસ્ટિક પોલાણ: સોનિકેશનનો કાર્યકારી સિદ્ધાંત એકોસ્ટિક પોલાણ પર આધારિત છે. અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ (સોનોટ્રોડ) દંપતી ઓછી-આવર્તન અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગોને માધ્યમમાં જોડે છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગો પ્રવાહીમાંથી પસાર થાય છે જે વૈકલ્પિક ઉચ્ચ દબાણ (કમ્પ્રેશન) / લો-પ્રેશર (વિરલ) ચક્ર બનાવે છે. વૈકલ્પિક ચક્રમાં પ્રવાહીને સંકુચિત અને ખેંચવાથી, મિનિટ શૂન્યાવકાશ પરપોટા ઉત્પન્ન થાય છે. આ નાના શૂન્યાવકાશ પરપોટા ઘણા ચક્રોમાં વધે છે જ્યાં સુધી તેઓ એવા કદ સુધી પહોંચે છે જ્યાં તેઓ વધુ ઊર્જાને શોષી શકતા નથી. મહત્તમ વૃદ્ધિના આ બિંદુએ, શૂન્યાવકાશ પરપોટો હિંસક રીતે ફૂટે છે અને સ્થાનિક રીતે આત્યંતિક પરિસ્થિતિઓ પેદા કરે છે, જેને પોલાણની ઘટના તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. કેવિટેશનલ "હોટ-સ્પોટ" માં, ઉચ્ચ દબાણ અને તાપમાનના તફાવતો અને 280m/sec સુધીના પ્રવાહી જેટ સાથે તીવ્ર શીયર ફોર્સ અવલોકન કરી શકાય છે. આ પોલાણની અસરો દ્વારા, સંપૂર્ણ માસ ટ્રાન્સફર અને સોનોપોરેશન (કોષની દિવાલો અને કોષ પટલનું છિદ્ર) પ્રાપ્ત થાય છે. સબસ્ટ્રેટના પોષક તત્વો જીવંત સમગ્ર કોષોમાં અને તેમાં તરતા રહે છે, જેથી કોષ ફેક્ટરીઓ શ્રેષ્ઠ રીતે પોષાય અને વૃદ્ધિ તેમજ રૂપાંતરણ દર ઝડપી બને. અલ્ટ્રાસોનિક બાયોરિએક્ટર એ એક-પોટ બાયોસિન્થેસિસ પ્રક્રિયામાં બાયોમાસની પ્રક્રિયા કરવા માટે એક સરળ, છતાં અત્યંત અસરકારક વ્યૂહરચના છે.
આથો પ્રક્રિયાઓ તીવ્ર બનાવવા માટે ચોક્કસ નિયંત્રિત, હળવા સોનેક્શન જાણીતા છે.
સોનિફિકેશન "સેલ પોરોસિટી વધારીને સબસ્ટ્રેટ અપટેક, ઉન્નત ઉત્પાદન અથવા વૃદ્ધિ અને સેલ ઘટકોના સંભવિત ઉન્નત પ્રકાશન દ્વારા જીવંત કોષો શામેલ ઘણા બાયોપ્રોસેસિસની ઉત્પાદકતામાં સુધારો કરે છે." (નવીન એટ અલ. 2015)
અવાજ સહાયક આથો વિશે વધુ વાંચો!

નવિના એટ અલ. (2015) જાણવા મળ્યું છે કે બાયોપ્રોસેસીંગ દરમિયાન અલ્ટ્રાસોનિક ઇન્ટિફિકેશન ઘણા ફાયદા પ્રદાન કરે છે, જેમાં અન્ય ઉન્નતીકરણ વિકલ્પોની તુલનામાં ઓછા ઓપરેટિંગ ખર્ચ, ofપરેશનની સરળતા અને સાધારણ શક્તિ આવશ્યકતાઓનો સમાવેશ થાય છે.

ઉચ્ચ પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિક આથો રિએક્ટર્સ

આથો પ્રક્રિયામાં બેક્ટેરિયા અથવા ખમીર જેવા જીવંત સુક્ષ્મસજીવો શામેલ છે, જે કોષ ફેક્ટરીઓ તરીકે કાર્ય કરે છે. જ્યારે સોનિકેશનનો ઉપયોગ સામૂહિક સ્થાનાંતરણને પ્રોત્સાહન આપવા અને સુક્ષ્મસજીવોના વિકાસ અને રૂપાંતર દરને વધારવા માટે કરવામાં આવે છે, સેલ ફેક્ટરીઓના વિનાશને ટાળવા માટે, અલ્ટ્રાસોનિક તીવ્રતાને ચોક્કસપણે નિયંત્રણમાં લેવી નિર્ણાયક છે.
હાઇલ્સચર અલ્ટ્રાસોનિક્સ ઉચ્ચ પ્રભાવવાળા અલ્ટ્રાસોનિસેટર્સની રચના, ઉત્પાદન અને વિતરણમાં નિષ્ણાત છે, જે ઉત્તમ આથો ઉપજની ખાતરી કરવા માટે ચોક્કસ નિયંત્રિત અને મોનીટર કરી શકાય છે.

પ્રક્રિયા નિયંત્રણ ફક્ત ઉચ્ચ ઉપજ અને ઉત્તમ ગુણવત્તા માટે જ જરૂરી નથી, પરંતુ પરિણામોને પુનરાવર્તિત અને પ્રજનન માટે સક્ષમ બનાવે છે. ખાસ કરીને જ્યારે આઇએસટી સેલ ફેક્ટરીઓના ઉત્તેજનાની વાત આવે છે, ત્યારે સોનીકેશન પરિમાણોની સેલ-વિશિષ્ટ અનુકૂલન ઉચ્ચ ઉપજ પ્રાપ્ત કરવા અને સેલના અધોગતિને રોકવા માટે જરૂરી છે. તેથી, હિલ્સચર અલ્ટ્રાસોનિસેટર્સના તમામ ડિજિટલ મોડલ્સ બુદ્ધિશાળી સ softwareફ્ટવેરથી સજ્જ છે, જે તમને સોનિકેશન પરિમાણોને વ્યવસ્થિત, મોનિટર અને સંશોધિત કરવાની મંજૂરી આપે છે. કંપનવિસ્તાર, તાપમાન, દબાણ, સોનીકેશન અવધિ, ફરજ ચક્ર અને energyર્જા ઇનપુટ જેવા અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયા પરિમાણો આથો દ્વારા એચએમઓ ઉત્પાદનને પ્રોત્સાહન આપવા માટે જરૂરી છે.
હિલ્સચર અલ્ટ્રાસોનિસેટર્સનું સ્માર્ટ સ softwareફ્ટવેર સંકલિત એસડી-કાર્ડ પરના તમામ મહત્વપૂર્ણ પ્રક્રિયા પરિમાણોને આપમેળે રેકોર્ડ કરે છે. સોનીકશન પ્રક્રિયાના સ્વચાલિત ડેટા રેકોર્ડિંગ એ પ્રક્રિયાના માનકીકરણ અને પ્રજનનક્ષમતા / પુનરાવર્તિતતા માટેનો પાયો છે, જે સારા ઉત્પાદન પ્રથાઓ (જીએમપી) માટે જરૂરી છે.

આથો માટે અલ્ટ્રાસોનિક રેક્ટર્સ

હિલ્સચર વિવિધ કદ, લંબાઈ અને ભૂમિતિની અલ્ટ્રાસોનિક ચકાસણી પ્રદાન કરે છે, જેનો ઉપયોગ બેચ તેમજ સતત ફ્લો થ્રૂ સારવાર માટે કરી શકાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટર્સ, જેને સોનો-બાયોરોએક્ટર્સ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે નાના લેબોટના નમૂનાઓથી લઈને પાઇલટ અને સંપૂર્ણ-વ્યવસાયિક ઉત્પાદનના સ્તરે અલ્ટ્રાસોનિક બાયોપ્રોસેસીંગને આવરી લેતા કોઈપણ વોલ્યુમ માટે ઉપલબ્ધ છે.
તે જાણીતું છે કે પ્રતિક્રિયા વાહિનીમાં અલ્ટ્રાસોનિક સોનોટ્રોડનું સ્થાન માધ્યમની અંદર પોલાણ અને માઇક્રો-સ્ટ્રીમિંગના વિતરણને પ્રભાવિત કરે છે. સેલ બ્રોથના પ્રોસેસિંગ વોલ્યુમ અનુસાર સોનોટ્રોડ અને અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટર પસંદ કરવું જોઈએ. જ્યારે Sonication બેચ તેમજ સતત સ્થિતિમાં કરી શકાય છે, ઉચ્ચ ઉત્પાદન વોલ્યુમો માટે સતત પ્રવાહ ઇન્સ્ટોલેશનનો ઉપયોગ કરવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે. અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો સેલમાંથી પસાર થવું, બધા કોષ માધ્યમ, એકદમ અસરકારક સારવારની સુનિશ્ચિત કરતી સોનીકેશન પ્રત્યે સમાન સંપર્કમાં આવે છે. અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ્સ અને ફ્લો સેલ રિએક્ટર્સની હાઇલ્સચર અલ્ટ્રાસોનિકસ બ્રોડ રેન્જ, આદર્શ અવાજ બાયોપ્રોસેસીંગ સેટઅપને એસેમ્બલ કરવાની મંજૂરી આપે છે.

Hielscher Ultrasonics – પાઈલોટથી લઈને ઉત્પાદન સુધી

હીલ્સચર અલ્ટ્રાસોનિક્સ બેંચ-ટોપ અને પાઇલટ સિસ્ટમોની નમૂના તૈયાર કરવા માટેના કોમ્પેક્ટ હાથથી પકડેલા અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનિઝર્સની સાથે સાથે શક્તિશાળી industrialદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિક એકમો કે જે કલાક દીઠ ટ્ર truckકની સરળતાથી પ્રક્રિયા કરે છે તેના માટે સંપૂર્ણ સ્પેક્ટ્રમને આવરી લે છે. સર્વતોમુખી અને સ્થાપન અને માઉન્ટિંગ વિકલ્પોમાં લવચીક હોવાને કારણે, હિલ્સચર અલ્ટ્રાસોનિસેટર્સ સરળતાથી તમામ પ્રકારના બેચ રિએક્ટર, ફેડ-બેચ અથવા સતત ફ્લો-થ્રૂ સેટઅપ્સમાં એકીકૃત થઈ શકે છે.
વિવિધ એસેસરીઝ તેમજ કસ્ટમાઇઝ્ડ ભાગો તમારી પ્રક્રિયા આવશ્યકતાઓમાં તમારા અલ્ટ્રાસોનિક સેટઅપના આદર્શ અનુકૂલન માટે પરવાનગી આપે છે.
માગણીની સ્થિતિમાં સંપૂર્ણ ભાર અને ભારે ફરજ હેઠળ 24/7 ઓપરેશન માટે બિલ્ટ, હિલ્સચર અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર વિશ્વસનીય છે અને તેને ફક્ત ઓછી જાળવણીની જરૂર છે.
નીચે આપેલ કોષ્ટક તમને અમારા અલ્ટ્રાસોનાનેટર્સની અંદાજિત પ્રક્રિયા ક્ષમતા વિશે સંકેત આપે છે: