תמוגה אולטרה סאונד של תאים ביו-הנדסה בייצור תעשייתי

מינים של חיידקים מהונדסים ביולוגית כגון E. coli, כמו גם סוגי יונקים ותאי צמח מהונדסים גנטית נמצאים בשימוש נרחב בביוטכנולוגיה כדי לבטא מולקולות. על מנת לשחרר מולקולות ביולוגיות מסונתזות אלה, נדרשת טכניקת הפרעה אמינה לתאים. ultrasonication ביצועים גבוהים היא שיטה מוכחת עבור תמה תא יעיל ואמין – ניתן להרחבה בקלות לתפוקות גדולות. Hielscher אולטרסוניקה מציעה לך ציוד קולי ביצועים גבוהים עבור תמוגה תא יעילות על מנת לייצר כמויות גדולות של ביו-מולקולות באיכות גבוהה.

הפקת מולקולות ממפעלי תאים

לייצור מגוון רחב של ביומולקולים, חיידקים מהונדסים שונים ותאי צמח יכולים לשמש כמפעלי תאים מיקרוביאליים, כולל Escherichia coli, Bacillus subtilis, פסאודומונס פוטיידה, סטרפטומיצס, קורינבקטריום גלוטמיקום, לקטוקוס לקטי, ציאנובקטריה, סכרומיצס סרוויסיה, פיצ'יה פסטוריס, ירויה ליפוליטיקה, ניקוטיאנה בנתמיאנה ואצות, בין רבים אחרים. מפעלי תאים אלה יכולים לייצר חלבונים, שומנים, ביוכימיקלים, פולימרים, דלקים ביולוגיים ואולאוכימיקלים, המשמשים כמזון או חומר גלם ליישומים תעשייתיים. תאים המשמשים מפעלי תאים הם תרבית ביו-רהקטרים סגורים, שם הם יכולים להשיג יעילות גבוהה, ספציפיות ודרישות אנרגיה נמוכות.
כדי לבודד את מולקולות המטרה מתרביות התאים ההנדסה הביולוגית, יש לשבש את התאים כך שהחומר התאי ישוחרר. משבשי תאים אולטרה סאונד מבוססים היטב כוכניקה אמינה ויעילה מאוד להתפוררות תאים ושחרור מורכב.

בקשת מידע





התפוררות תאים אולטרה סאונד משמשת כדי לבודד תרכובות ממפעלי תאים חיידקיים.

מתפוררים תאים אולטרה סאונד כגון UIP2000hdT משמשים לבידוד תרכובות ממפעלי תאים מיקרוביאליים.

מפעלי תאים מיקרוביאליים הם תאים מהונדסים מטבולית המשמשים לסינתזה של תרכובות שונות כגון חומרים ביואקטיביים, מרכיבים פרמקוטיים פעילים (API), דלקים ביולוגיים, פולימרים וחלבונים. התפרקות תאים אולטרה סאונד הם אמינים, מהירים ויעילים, כשמדובר בבידוד של אותם תרכובות יקרות ערך מבפנים התא.

מפעלי תאים מיקרוביאליים הם תאים מהונדסים מטבולית המשמשים לסינתזה של תרכובות יקרות ערך שונות. הפרעה לתא אולטרה סאונד היא שיטה יעילה ואמינה לשחרר את התרכובות יקרות ערך מבפנים התא.
לימוד וגרפיקה: ©וילוורדה, 2010.

היתרונות של משבשי תאים אולטרה סאונד

כטכנולוגיה לא תרמית, קלה, אך יעילה מאוד, משבשים קוליים משמשים במעבדה ובתעשייה כדי lyse תאים ולייצר תמציות באיכות גבוהה, למשל משמש לבידוד של מולקולות ממפעלי תאים.

למה אולטרה סאונדטורים לשיבוש תאים?

  • יעיל מאוד
  • לא תרמי, אידיאלי עבור חומרים רגישים לטמפרטורה
  • תוצאות אמינות, חוזרות
  • בקרת עיבוד מדויקת
  • ניתן להרחבה ליניארית לתפוקות גדולות יותר
  • זמין ליכולות ייצור תעשייתיות

אולטרסאונד כוח לשיבוש יעיל של מפעלי תאים מיקרוביאליים

מנגנון ואפקטים של משבשי תאים אולטרה סאונד:
הפרעה לתאים אולטרה סאונד משמש בקנה מידה ספסל העליון ותעשייתי לשבש תאים מיקרוביאליים מהונדסים מטבולית, מה שנקרא מפעלי תאים, כדי לשחרר תרכובות יקרות ערך.הפרעה לתא אולטרה סאונד השתמשה בכוחם של גלי אולטרסאונד. homogenizer קולי / משבש תא מצויד בדיקה (aka sonotrode) עשוי סגסוגת טיטניום כי מתנדנד בתדר גבוה של כ. 20 kHz. משמעות הדבר היא 20,000 תנודות בדיקה קולית זוגות 20,000 תנודות לשנייה לתוך הנוזל sonicated. גלי אולטרסאונד בשילוב לתוך הנוזל מאופיינים על ידי לסירוגין בלחץ גבוה / מחזורים בלחץ נמוך. במהלך מחזור לחץ נמוך, הנוזל מתרחב ובועות ואקום דקות להתעורר. בועות קטנות מאוד אלה לגדול על פני מספר מחזורי לחץ לסירוגין עד שהם לא יכולים לספוג כל אנרגיה נוספת. בשלב זה, בועות cavitation לקרוס באלימות וליצור באופן מקומי סביבה יוצאת דופן אנרגיה צפופה. תופעה זו ידועה בשם cavitation אקוסטי ומאופיין בטמפרטורות גבוהות מאוד מקומיות, לחצים גבוהים מאוד וכוחות גיסת. גיסת אלה מדגיש לשבור ביעילות קירות התא ולהגביר את העברת ההמונים בין פנים התא לבין הממס שמסביב. כוכניקה מכנית גרידא, כוחות גיליון שנוצרים באולטרסאונד נמצאים בשימוש נרחב ואת ההליך המומלץ עבור הפרעה לתא חיידקי, כמו גם לבידוד חלבון. כשיטת הפרעה לתאים פשוטה ומהירה, sonication הוא אידיאלי לבידוד של כרכים קטנים, בינוניים וגדולים. ultrasonicators הדיגיטלי של Hielscher מצוידים בתפריט ברור של הגדרות עבור בקרת sonication מדויק. כל נתוני sonication מאוחסנים באופן אוטומטי בכרטיס SD מובנה והם פשוט נגישים. אפשרויות מתוחכמות של פיזור חום כגון קירור חיצוני, sonication במצב פעימות וכו 'במהלך תהליך התפוררות קולי להבטיח את שמירה על טמפרטורת התהליך האידיאלי ובכך את השלמות של תרכובות רגישות לחום שחולצו.

המחקר מדגיש את נקודות החוזק של שיבוש אולטרה סאונד תאים ומיצוי

פרופ' שחמת ואח' (2017) חוזרת במחקר כי "מיצוי בסיוע אולטרסאונד הוא חלופה ירוקה וברת קיימא כלכלית לטכניקות קונבנציונליות למזון ומוצרים טבעיים. היתרונות העיקריים הם ירידה של זמן החילוץ ועיבוד, כמות האנרגיה והממסים המשמשים, פעולות יחידה, CO2 פליטות."
Gabig-Ciminska ואח ' (2014) השתמש homogenizer בלחץ גבוה ו dsintegrator תא קולי במחקר שלהם עבור תמוגה של נבגים על מנת לשחרר DNA. בהשוואת שתי שיטות ההפרעה לתאים, צוות המחקר מסכם כי לגבי תמוגת התא עבור DNA נבג, "הניתוח נעשה על ידי שימוש lysates התא מן הומוגניזציה בלחץ גבוה. לאחר מכן, הבנו כי הפרעה לתא קולי יש יתרונות יוצאי דופן למטרה זו. זה די מהר וניתן לעבד אותו עבור נפחי מדגם קטנים." (גביג-צ'ימינסקה ואח', 2014)

מעבד קולי חזק 4000 וואט UIP4000hdT משמש לשבש תאים מהופצים ביולוגית (כלומר, מפעלי תאים) על מנת לשחרר מולקולות היעד.

דיסינטגרטור תא אולטרה סאונד תעשייתי UIP4000hdT (4000W, 20kHz) לבידוד מוטבע מתמשך וטיהור של תרכובות מסונתזות ממפעלי תאים מיקרוביאליים.

בקשת מידע





ביומולקולים ממפעלי תאים לייצור מזון

מפעלי תאים מיקרוביאליים הם מתודולוגיית ייצור בת קיימא ויעילה המשתמשת באורגניזמים מיקרוביאליים כדי לייצר תשואות גבוהות של מטבוליטים מקומיים ולא מקומיים על ידי ביו-הנדסה מטבולית של מיקרואורגניזמים מיקרוביאליים כגון חיידקים, שמרים, פטריות וכו '. אנזימים בתפזורת מיוצרים למשל באמצעות מיקרואורגניזמים כמו אספרגילוס אוריזה, פטריות וחיידקים. אנזימים בתפזורת אלה משמשים לייצור מזון ומשקאות, כמו גם בחקלאות, ביו-אנקרגיה וטיפול ביתי.
חיידקים מסוימים כגון אצטובקטרי קסילינום וגלוקונואקטובקטרי קסילינוס מייצרים תאית במהלך תהליך התסיסה, שבו ננו-סיביות מסונתזות בתהליך מלמטה למעלה. תאית חיידקית (הידועה גם בשם תאית מיקרוביאלית) שקולה מבחינה כימית לתאית הצמח, אך יש לה רמה גבוהה של גבישיות וטוהר גבוה (ללא ליגנין, המיצלולוז, פקטין ורכיבים ביוגניים אחרים) כמו גם מבנה ייחודי של רשת תלת ממדית (3D) מאורגת על-ידי ננו-אפיבר. (cf. Zhong, 2020) בהשוואה לתאית שמקורה בצמחים, תאית חיידקית היא בת קיימא יותר והתת המיוצרת טהורה ואינה דורשת שלבי טיהור מורכבים. Ultrasonication ומיצוי ממס באמצעות NaOH או SDS (נתרן דודסיל סולפט) יעילים מאוד לבידוד של תאית חיידקית מתאי החיידקים.

ביומולקולס ממפעלי תאים לייצור תרופות וחיסונים

אחד המוצרים התרופות הבולטים המופקים ממפעלי תאים הוא אינסולין אנושי. לייצור אינסולין הנדסה ביולוגית, בעיקר E. coli ו Saccharomyces cerevisiae משמשים. מאז מולקולות בגודל ננו ביו מסונתז להציע תאימות ביולוגית גבוהה, חלקיקים ביולוגיים כגון פריטין הם יתרון עבור יישומים biomanufacturing רבים. בנוסף, הייצור במיקרואורגניזמים מהונדסים מטבולית הוא לעתים קרובות יעילות יותר באופן משמעותי בתשואות המתקבלות. לדוגמה, הייצור של חומצה ארטמיסינית, רזברטרול וליקופן גדל פי עשרה לכמה מאות, והוא כבר הוקם או נמצא בפיתוח לייצור בקנה מידה תעשייתי. (cf. ליו ואח'; מיקרוב. עובדה סלולרית. 2017)
לדוגמה, ביומולקולים מבוססי חלבון בגודל ננו עם תכונות הרכבה עצמית כגון פריטין וחלקיקים דמויי וירוס מעניינים במיוחד לפיתוח חיסון מכיוון שהם מחקים הן את הגודל והן את המבנה של פתוגנים והם נוחים להעלות על פני השטח הטיות של אנטיגנים כדי לקדם את האינטראקציה עם תאי מערכת החיסון. מולקולות כאלה באות לידי ביטוי במה שמכונה מפעלי תאים (למשל, זני E. coli מהונדסים), המייצרים מולקולת מטרה מסוימת.

פרוטוקול תמיסת אולטרה סאונד של E. coli BL21 לשחרור פריטין

פריטין הוא חלבון, אשר הפונקציה העיקרית היא אחסון של ברזל. פריטין מציג יכולות מבטיחות כמו חלקיקים הרכבה עצמית בחיסונים, שם הוא משמש כרכב אספקת חיסון (למשל SARS-Cov-2 חלבוני ספייק). המחקר המדעי של סאן אט. al. (2016) מראה כי פריטין רקומביננטי ניתן לשחרר כצורה מסיסה מ Escherichia coli בריכוזים NaCl נמוך (≤50 mmol / L). על מנת לבטא פריטין ב- E. coli BL21 ולשחרר את הפרטין, הפרוטוקול הבא הוחל בהצלחה. pET-28a/פריטין פלסמיד רקומביננטי הפך לזן E coli BL21 (DE3). תאי פריטין E coli BL21 (DE3) היו בתרבית במדיה צמיחה LB עם 0.5% kanamycin ב 37 °C ומושרה ב OD600 של 0.6 עם 0.4% איזופרופיל-β-D-thiogalactopyranoside במשך 3 שעות ב 37 °C. התרבות הסופית נקצרה אז על ידי צנטריפוגה ב 8000 גרם במשך 10 דקות ב 4 מעלות צלזיוס, ואת הכדור נאסף. לאחר מכן, הכדור היה resuspended בינוני LB (1% NaCl, 1% טיפון, 0.5% תמצית שמרים)/חיץ תמוגה (20 mmol / L טריס, 50 mmol / L NaCl, 1 mmol / L EDTA, pH 7.6) וריכוזים שונים של פתרון NaCl (0, 50, 100, 170, ו 300 mmol / L), בהתאמה. עבור תמה תאי חיידקי, sonication הוחל במצב דופק: למשל, באמצעות ultrasonicator UP400St ב 100% משרעת עם מחזור החובה של 5 שניות ON, 10 שניות כבוי, במשך 40 מחזורים) ולאחר מכן צנטריפוגה ב 10 000g במשך 15 דקות ב 4 מעלות צלזיוס. הסופרנט והמים נותחו על ידי נתרן דודסיל סולפט פולאקרילמיד ג'ל אלקטרופורזה (SDS-PAGE). כל הג'לים מוכתמים בנתרן דודסיל סולפט נסרקו בסורק ברזולוציה גבוהה. תמונות ג'ל נותחו באמצעות תוכנת Magic Chemi 1D. לקבלת בהירות אופטימלית, רצועות חלבון זוהו על ידי התאמת פרמטרים. הנתונים עבור הרצועות נוצרו מטריפליקטים טכניים. (cf. Sun et al., 2016)

בקשת מידע





משבשי תאים אולטרה סאונד עבור תמיסת התעשייה של מפעלי תאים

תמה אולטרה סאונד ומיצוי היא שיטה אמינה ונוחה לשחרר מטבוליטים ממפעלי תאים ובכך לסייע בייצור יעיל של מולקולות היעד. משבשי תאים אולטרה סאונד זמינים ממעבדה לגודל תעשייתי ותהליכים ניתן לשנות את קנה המידה ליניארי לחלוטין.
Hielscher אולטרסוניקה הוא השותף המוסמך שלך עבור משבשים קוליים ביצועים גבוהים ויש לו ניסיון רב שנים בתחום השתלת מערכות קוליות בהגדרות ספסל העליון ותעשייה.
Hielscher ultrasonicators ניתן לשלוט מרחוק באמצעות בקרת דפדפן. ניתן לעקוב אחר פרמטרי Sonication ולהתאים בדיוק לדרישות התהליך.כשמדובר חומרה מתוחכמת ותוכנה, Hielscher אולטרסוניקה תאים שיבוש מערכות ממלא את כל הדרישות עבור בקרת תהליך אופטימלית, פעולה קלה וידידותיות למשתמש. לקוחות ומשתמש של Hielscher ultrasonicators ערך את היתרון כי Hielscher משבשים סלולרי קוליים מחלצים לאפשר ניטור תהליך מדויק ובקרה – באמצעות תצוגת מגע דיגיטלית ושלט רחוק של הדפדפן. כל נתוני sonication החשובים (למשל אנרגיה נטו, אנרגיה כוללת, משרעת, משך, טמפרטורה, לחץ) מאוחסנים באופן אוטומטי כקובץ CSV בכרטיס SD משולב. זה עוזר להשיג תוצאות לשחזור וחוזרות על עצמן ומאפשר סטנדרטיזציה של תהליכים, כמו גם את מילוי שיטות ייצור טובות (cGMP).
כמובן, מעבדי אולטראסאונד Hielscher בנויים לפעולה 24/7 תחת עומס מלא ולכן ניתן להפעיל באופן אמין בהגדרות הייצור התעשייתי. בשל חוסן גבוה ותחזוקה נמוכה, זמן ההשבתה של הציוד הקולי הוא ממש נמוך. תכונות CIP (נקי במקום) ו- SIP (עיקור במקום) ממזערות ניקוי מייגע, במיוחד מכיוון שכל החלקים הרטובים הם משטחי מתכת חלקים (ללא פתחים מוסתרים או חרירים).

הטבלה להלן נותן לך אינדיקציה של יכולת עיבוד משוער של ultrasonicators שלנו:

נפח תצווה קצב זרימה התקנים מומלצים
1 עד 500mL 10 עד 200mL / min מעלהay
10 עד 2000mL 20 עד 400mL / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 ל 20L 0.2 ל 4 ליטר / דקה UIP2000hdT
10 עד 100 ליטר 2 עד 10L / min UIP4000hdT
N.A. 10 עד 100L / min UIP16000
N.A. יותר גדול אשכול UIP16000

תיצור איתנו קשר! / שאל אותנו!

בקש מידע נוסף

אנא השתמש בטופס שלהלן כדי לבקש מידע נוסף אודות מעבדים אולטרה סאונד, יישומים ומחיר. נשמח לדון בתהליך שלך איתך ולהציע לך מערכת אולטרה סאונד לפגישה הדרישות שלך!









הינכם מתבקשים לשים לב מדיניות פרטיות.


homogenizers גבוה גזרה גבוהה אולטרה סאונד משמשים במעבדה, ספסל העליון, פיילוט ועיבוד תעשייתי.

Hielscher אולטרסוניקה מייצרת הומוגניזרים אולטראסוניות ביצועים גבוהים עבור ערבוב יישומים, פיזור, אמולסיה וחילוץ על מעבדה, טייס בקנה מידה תעשייתי.



ספרות/הפניות

עובדות שראוי לדעת

סונו-ביו-רה-קטרקטורים

אולטראסאונד משמש מצד אחד כדי לשבש תאים על מנת לשחרר תרכובות תאיות, אבל מיושם עם משרעת קלה יותר ו / או כמו התפרצויות אולטרסאונד פועם, sonication יכול לשפר מאוד את הפרודוקטיביות המטבולית של מיקרוביאלי, צמחים ובעלי חיים תאים ביו-כבידתיים ובכך להגביר תהליכי ביוטכנולוגיה. בדיקות אולטרה סאונד יכול להיות משולב פשוט bioreactors (מה שנקרא סונו-bioreactors) על מנת להגביר את היעילות של biocatalysts חי. Hielscher ultrasonicators לאפשר תנאי אולטרסאונד מבוקרים במדויק, אשר ניתן לכוונן באופן אופטימלי המרה קטליטית גבוהה של תאים חיים. למידע נוסף על בדיקות אולטראסאונד Hielscher עבור sonobioreactors ואת ההשפעות של ביוקטליזה משופרת באולטרסאונד!

מפעלי תאים וסינתזה של מטבוליטים

מיקרואורגניזמים שונים יכולים לסנתז מטבוליטים דומים, למשל, לייצור חומצות אמינו קוריינבקטריום, Brevibacterium, ו Escherichia coli שימשו בהצלחה; ויטמינים hae כבר מסונתז באמצעות Propionibacterium ו פסאודומונס; חומצות אורגניות נגזרות אספרגילוס, לקטובצילוס, ריזופוס; בעוד אנזימים יכולים להיעשות על ידי אספרגילוס ו Bacillus; אנטיביוטיקה יכולה להיות מיוצרת על ידי סטרפטומיצס ופניציליום; בעוד לייצור של biosurfactants בדרך כלל נוצר פסאודומונס, Bacillus, לקטובצילוס משמשים מפעלי תאים.

ה. קולי כמפעלי תאים מיקרוביאליים

החיידקים E. coli וזנים רבים שלה נמצאים בשימוש נרחב ביולוגיה מולקולרית ans הפך כאחד המודלים התא היעיל הראשון המשמש מפעלי תאים אספרוביאליים לייצור חלבונים רקומביננטיים, דלקים ביולוגיים, וכימיקלים שונים אחרים. E. coli תכונות יכולת טבעית לייצר מספר תרכובות, אשר שופרה על ידי ביו-הנדסה ושינויים גנטיים. לדוגמה, על ידי העברת אנזימים הטרולוגיים, היכולת של E.coli לייצר מוצרים רבים שונתה על מנת לפתח מסלולים ביוסינתזיים חדשים.
(Antonio Valle, Jorge Bolívar: Chapter 8 – Escherichia coli, the workhorse cell factory for the production of chemicals. In: Editor(s): Vijai Singh, Microbial Cell Factories Engineering for Production of Biomolecules, Academic Press, 2021. 115-137.)

סטרפטומיצ'ים כמפעלי תאים מיקרוביאליים

סטרפטומיצה היא הקבוצה הגדולה ביותר של אקטינומיציטים; מינים סטרפטומיצ'ים נפוצים במערכות אקולוגיות מימיות ויבשתיות. חברי סוג סטרפטומיצ'ס הם בעלי עניין מסחרי בגלל יכולתם לייצר מספר עצום של ביומולקולות ומטבוליטים משניים ביו-אקטיביים. היא מייצרת אנטיביוטיקה שימושית קלינית כגון טטרציקלין, aminoglycosides, macrolides, כלורמפניקול, ריפאמיצינים. בנוסף לאנטיביוטיקה, סטרפטומיצ'ים מייצרים גם מוצרים פרמצבטיים אחרים בעלי ערך רב, כולל נגד סרטן, אימונוסטימולטורי, דיכוי חיסוני, חומרים נוגדי חמצון, קוטלי חרקים ותרופות אנטי-פרזיטיות, שיש להן יישומים רפואיים וחקלאיים רחבים.
מיני סטרפטומיצס מייצרים מגוון אנזימים חשובים מבחינה רפואית, כולל L-אספרגינאז, שתן ואוקסידאז כולסטרול. אקטינומיאצטים רבים יכולים לייצר אנזימים חשובים מבחינה תעשייתית כמו תאיות, כיטינאזים, צ'יטוסנאסות, α-עמילאז, פרוטאזים וליפאז. Actinomycetes רבים יכולים לייצר פיגמנטים שונים כי הם אלטרנטיבה טובה פוטנציאלית של צבעים סינתטיים. למינים סטרפטומיצס יש יכולת גדולה לייצר ביומולקולים פעילים על פני השטח, כולל ביו-אמולסיפיירים וביורו-חומרים. אקרבוז אנטי סוכרתי הופק על ידי זנים של סטרפטומיצס באמצעות תסיסה מיקרוביאלית. מינים של סטרפטומיצס הראו את היכולת לסנתז מעכבי סינתזת כולסטרול, כמו פרבסטטין. לאחרונה, מינים סטרפטומיצס יכול לשמש ידידותי לסביבה "nanofactories" עבור סינתזה ננו חלקיקים. כמה מינים סטרפטומיצס הם מבטיחים לייצור ויטמין B12.
(Noura El-Ahmady El-Naggar: Chapter 11 – Streptomyces-based cell factories for production of biomolecules and bioactive metabolites, In: Editor(s): Vijai Singh, Microbial Cell Factories Engineering for Production of Biomolecules, Academic Press, 2021. 183-234.)


אולטרסוניקה ביצועים גבוהים! מגוון המוצרים של Hielscher מכסה את הספקטרום המלא מן ultrasonicator המעבדה קומפקטית על יחידות ספסל העליון למערכות אולטראסאונד תעשייתי מלא.

Hielscher אולטרסוניקה מייצרת homogenizers קולי ביצועים גבוהים מ מַעבָּדָה ל גודל תעשייתי.