הביוסינתזה של oligosaccharides חלב אנושי (HMOs) באמצעות התסיסה או תגובות אנזימטיות הוא תהליך מורכב, רב למדי ולעתים קרובות מניב נמוך. Ultrasonication מגביר את ההעברה ההמונית בין מצע לבין מפעלי תאים מעוררת צמיחת תאים וחילוף חומרים. ובכך, sonication מעצימה את התסיסה ותהליכים ביו-כימיים הנובעים מייצור מואץ ויעיל יותר של HMOs.

Oligosaccharides חלב אנושי

Oligosaccharides חלב אנושי (HMOs), הידוע גם בשם גליקנים חלב אנושי, הם מולקולות סוכר, שהם חלק מהקבוצה oligosaccharides. דוגמאות בולטות של HMOs כוללים 2 '-fucosyllactose קטוז (2′-FL), לקטל-N-נאוטטרז (איננט), 3 '-גלטוסילקטוז (3′-GL), ו difucosyllactose קטוז (DFL).
בעוד חלב השד האנושי מורכב יותר מאשר שונים 150 קופות החולים, רק 2 ′-fucosyllactose קטוז (2 ′-FL) ו lacto-N-neotetraose (LNnT) מיוצרים כיום ברמה מסחרית ומשמשים כתוספים תזונתיים בנוסחת התינוק.
Oligosaccharides חלב אנושי (HMOs) ידועים במשמעות שלהם בתזונה לתינוקות. Oligosaccharides חלב אנושי הם סוג ייחודי של חומרים מזינים, אשר לשמש prebiotics, antimicrobials אנטי דביק, ו אימונומודולטורים בתוך הבטן של התינוק ותורמים באופן משמעותי להתפתחות המוח. HMOs נמצאים באופן בלעדי בחלב השד האנושי; מיליליות של יונקים אחרים (למשל פרה, עז, כבשים, גמל וכו ') אין צורה מסוימת של oligosaccharides.
Oligosaccharides חלב אנושי הם מרכיב מוצק השלישי הנפוץ ביותר בחלב אדם, אשר יכול להיות נוכח או מומס או מושעה הטופס או במים. חומצות לקטוז ושומן הם מוצקים הנפוצים ביותר שנמצאו חלב אדם. HMOs נמצאים בריכוז של 0.35 – 0.88 אונקיות (9.9 – 24.9 g)/L. כ 200 מבנית חלב אנושי שונה oligosaccharides ידועים. Oligosaccharide הדומיננטי ב 80% של כל הנשים הוא 2′-fucosyllactose קטוז, אשר נוכח חלב השד האנושי בריכוז של כ 2.5 g/L.
מאז HMOs לא מתעכל, הם לא לתרום לתזונה. להיות פחמימות אבל, הם מתפקדים בתור prebiotics ומותטים באופן סלקטיבי על ידי המעיים הרצויים מיקרופלורה, במיוחד bifidobacteria.

ביוסינתזה של Oligosaccharides חלב אנושי

מפעלי תאים ומערכות אנזימטית/כימותרפיה-אנזימטיות הן טכנולוגיות עדכניות המשמשות לסינתזה של HMOs. לייצור קופות החולים בקנה מידה תעשייתי, התסיסה של מפעלי תאים מיקרוביאלית, סינתזה ביו-כימית, ותגובות אנזימטיות שונות הן דרכים מסוימות של הייצור הביולוגי של קופת חולים. בשל הסיבות הכלכליות, הביו-סינתזה דרך מפעלי תאים מיקרוביאלית היא כיום הטכניקה היחידה המשמשת ברמת הייצור התעשייתי של HMOs.

תסיסה באמצעות מפעלי תאים מיקרוביאלית

E. coli, שאיפה cerevisiae ס ו Lactococcus הם בשימוש נפוץ מפעלים תאים המשמשים לייצור ביו של מולקולות ביולוגיות כגון HMOs. תסיסה היא תהליך ביוכימיים המשתמש במיקרו-אורגניזמים כדי להמיר מצע למולקולות ביולוגיות ייעודיות. מפעלי תאים מיקרוביאלית משתמשים בסוכרים פשוטים כמצע, אשר הם ממירים לתוך HMOs. מאז סוכרים פשוטים (למשל לקטוז) הם בשפע, המצע זול, זה שומר על הביו סינתזה תהליך חסכוני.
הצמיחה ואת שיעור bioconversion מרה מושפעים בעיקר על ידי העברה המונית של חומרים מזינים (מצע) אל המיקרואורגניזמים. קצב העברת המונים הוא גורם עיקרי המשפיע על סינתזה המוצר במהלך התסיסה. Ultrasonication ידועה בקידום העברת המונים.
במהלך התסיסה, התנאים ביו-יוצר חייב להיות כל הזמן במעקב ומוסדר, כך התאים יכולים לגדול מהר ככל האפשר על מנת לייצר את הביומולקולות ממוקדות (למשל אוליגוסכרידים כגון HMOs; אינסולין; חלבונים רקומביננטי). תיאורטית, היווצרות המוצר מתחילה ברגע שתרבות התא מתחילה לגדול. עם זאת במיוחד בתאים מהונדסים גנטית כגון מיקרואורגניזמים מהונדסים זה בדרך כלל מושרה מאוחר יותר על ידי הוספת חומר כימי למצוע, אשר upregulates הביטוי של biomolecule ממוקד. ביו-קטורים אולטראסוניות (sono-bioreactor) יכול להיות מבוקר במדויק ולאפשר גירוי ספציפי של חיידקים. התוצאה היא ביסינתזה מואצת ותשואות גבוהות יותר.
פירוק אולטראסוניות וחילוץ: תסיסה של קופות החולים מורכבות עשוי להיות מוגבל על ידי titers תסיסה נמוכה ומוצרים שנותרו תאיים. lysis אולטראסוניות וחילוץ משמש לשחרור חומר תאי לפני טיהור ותהליכים במורד הזרם.

תסיסה קודמת באולטרסאונד

קצב הצמיחה של חיידקים כגון Escherichia קולי, E.coli מהונדס, Cerevisiae Saccharomyces ו Lactococcus lactis ניתן להאיץ על ידי הגדלת קצב ההעברה ההמונית וחרנטיות קיר התא על ידי החלת ultrasonication בתדר נמוך מבוקר. כנכיקת עיבוד קלה, לא תרמית, ultrasonication מחיל כוחות מכניים גפרורים לתוך מרק תסיסה.
Cavitation אקוסטי: עקרון העבודה של sonication מבוסס על cavitation אקוסטי. הבדיקה הקולית (sonotrode) זוגות גלי אולטרסאונד בתדר נמוך לתוך המדיום. גלי אולטרסאונד לנסוע דרך הנוזל יצירת לסירוגין בלחץ גבוה (דחיסה) / לחץ נמוך (נדיר) מחזורים. על ידי דחיסה ומתיחת הנוזל במחזורים מתחלפים, בועות ואקום דקות להתעורר. בועות ואקום קטנות אלה לגדול על פני מספר מחזורים עד שהם מגיעים לגודל שבו הם לא יכולים לספוג כל אנרגיה נוספת. בשלב זה של צמיחה מקסימלית, בועת הוואקום קורסת באלימות ומייצרת תנאים קיצוניים מקומיים, המכונים תופעת cavitation. ב"נקודה החמה "cavitational, לחץ גבוה והפרשי טמפרטורה וכוחות גזירה אינטנסיביים עם סילוני נוזלים של עד 280 מ 'לשנייה ניתן לראות. על ידי השפעות cavitational אלה, העברת מסה יסודית ו sonoporation (ניקוב של קירות התא וקרומי התא) מושגת. החומרים המזינים של המצע צפים אל התאים המלאים החיים ואליהם, כך שמפעלי התאים ניזונים בצורה אופטימלית וקצבי הצמיחה, כמו גם שיעורי ההמרה מואצים. Bioreactors אולטרה סאונד הם אסטרטגיה פשוטה, אך יעילה מאוד לעבד ביומסה בתהליך ביוסינתזה בסיר אחד.
Sonication קלה ומבוקרת מאוד ידועה בכך שהיא מגבירה את תהליכי התסיסה.
Sonication משפר את "הפרודוקטיביות של bioprocesses רבים המערבים תאים חיים באמצעות שיפור ספיגת המצע, ייצור או צמיחה משופרת על ידי הגדלת החלקים התא, ושחרור משופר פוטנציאלי של רכיבי תא." (נאוינה ואח ' 2015)
קרא עוד על תסיסה בסיוע ultrasonically!

ננינה ואח ' (2015) התגלה כי התעצמות אולטרה סאונד מציעה מספר יתרונות במהלך ביוביונג, כולל עלויות הפעלה נמוכות בהשוואה לאפשרויות אחרות לשיפור הטיפול, הפשטות של הפעולה ודרישות הכוח הצנועות.

ביצועים גבוהים התסיסה אולטראסוניות כורים

תהליכי תסיסה כוללים מיקרואורגניזמים חיים כגון חיידקים או שמרים, הפועלים כמפעלי תאים. בעוד sonication מוחל לקדם העברת המוני ולהגדיל את הצמיחה של מיקרואורגניזם ואת קצב ההמרה, זה חיוני כדי לשלוט על עוצמת אולטרה סאונד בדיוק כדי למנוע את ההרס של מפעלי התא.
Hielscher אולטרה סוניק הוא מומחה בעיצוב, ייצור והפצה ultrasonicators ביצועים גבוהים, אשר ניתן לשלוט בדיוק בפיקוח על מנת להבטיח תשואות תסיסה מעולה.

בקרת תהליכים אינה חיונית רק לתשואות גבוהות ולאיכות מעולה, אך מאפשרת לחזור ולשחזר תוצאות. במיוחד כאשר הist מגיע לגירוי של מפעלי תאים, הסתגלות ספציפית התא של הפרמטרים sonication חיוני כדי להשיג תשואות גבוהות כדי למנוע השפלה תא. לכן, כל הדגמים הדיגיטליים של ultrasonicators Hielscher מצוידים בתוכנה אינטליגנטית, אשר מאפשר לך להתאים, לפקח, ולשנות את הפרמטרים sonication. הפרמטרים של תהליך אולטרה סאונד כגון משרעת, טמפרטורה, לחץ, משך sonication, מחזורי חובה, וקלט האנרגיה חיוניים כדי לקדם את ייצור קופת חולים דרך תסיסה.
התוכנה חכמים של הultrasonicators רשומות באופן אוטומטי את כל הפרמטרים של תהליך חשוב על כרטיס SD משולב. הקלטת נתונים אוטומטית של התהליך הsonication הם הבסיס לקביעת סדר התהליכים והחזרה/היכולת לחזרה, אשר נדרשים עבור שיטות ייצור טוב (GMP).

מכונות אולטרסאונד לתסיסה

Hielscher מציע בדיקות אולטראסוניות בגודלים שונים, אורך וגיאומטריות, אשר יכול לשמש עבור אצווה, כמו גם טיפולים רציף זרימה דרך. כורים אולטראסוניות, המכונה גם sono-bioreactors, זמינים עבור כל נפח מכסה את עיבוד ביולוגי אולטראסוניות מדגימות מעבדה קטנות כדי טייס באופן מסחרי מלא רמת הייצור.
ידוע היטב כי מיקומו של sonotrode אולטראסאונד בכלי התגובה משפיע על התפלגות של קוויטציה ו מיקרו-הזרמת בתוך המדיום. בהתאם לנפח העיבוד של ציר התא, יש לבחור בסונטרונדה ובכור האולטרה-סאונד. בעוד sonication ניתן לבצע באצווה כמו גם במצב רציף, עבור אמצעי הייצור הגבוהים השימוש של התקנת זרימה רציפה מומלץ. עובר דרך תא זרימה אולטרה סאונד, כל בינוני התא מקבל בדיוק את אותה חשיפה sonication להבטיח את הטיפול היעיל ביותר. הירושר אולטרה סוניק מגוון רחב של בדיקה אולטראסוניות וכורים תא זרימה מאפשר להרכיב את ההתקנה האידיאלית ביורובינג ביוסוניק.

Hielscher אולטרסוניקה – מהמעבדה לפיילוט להפקה

הירושר אולטרה סוניק מכסה את הספקטרום המלא של ציוד אולטרה סאונד המציע קומפקטי ביד מוחזק הומומטר אולטראסוניות להכנת לדוגמה מערכות הספסל העליון, פיילוט, כמו גם יחידות אולטראסוניות תעשייתי חזק בקלות לעבד משאיות לשעה. להיות תכליתי וגמיש בהתקנה ואפשרויות הרכבה, Hielscher ultrasonicators יכול להיות משולב בקלות לתוך כל מיני כורים אצווה, הזנת קבוצות או הגדרות זרימה רציפה.
אביזרים שונים, כמו גם חלקים מותאמים אישית לאפשר הסתגלות אידיאלית של ההתקנה שלך אולטרסאונד לדרישות התהליך שלך.
בנוי עבור 24/7 פעולה תחת עומס מלא וחובה כבדה בתנאים תובעניים, מעבדי הירושר אולטרה סאונד הם אמינים ודורשים רק תחזוקה נמוכה.
הטבלה להלן נותן לך אינדיקציה של יכולת עיבוד משוער של ultrasonicators שלנו: