Hielscher ուլտրաձայնային տեխնոլոգիա

Biosynthetic Production of Human Milk Oligosaccharides

Ֆերմենտացման կամ ֆերմենտային ռեակցիաների միջոցով մարդու կաթի օլիգոսախարիդների (HMO) բիոսինթեզը բարդ, սպառող և հաճախ ցածր բերք ունեցող գործընթաց է: Ուլտրաձայնացումը մեծացնում է զանգվածային փոխանցումը ենթամաշկային և բջջային գործարանների միջև `խթանում է բջիջների աճը և նյութափոխանակությունը: Դրանով իսկ sonication- ն ուժեղացնում է ֆերմենտացման և կենսաքիմիական գործընթացները, ինչը հանգեցնում է HMO- ների արագացված և արդյունավետ արտադրության:

Մարդկային կաթ Oligosaccharides

Մարդու կաթն օլիգոսախարիդները (HMOs), որոնք նաև հայտնի են որպես մարդու կաթնային գլիկաններ, շաքարային մոլեկուլներ են, որոնք օլիգոսախարիդների խմբի մաս են կազմում: HMO- ների ակնառու օրինակները ներառում են 2'-fucosyllactose (2)′-FL), lacto-N-neotetraose (LNnT), 3'-galactosyllactose (3′-GL), և difucosyllactose (DFL):
Չնայած մարդու կրծքի կաթը բաղկացած է ավելի քան 150 տարբեր HMO կառույցներից, միայն 2′-fucosyllactose (2′-FL) և lacto-N-neotetraose (LNnT) ներկայումս արտադրվում են առևտրային մակարդակում և նորածինների բանաձևում օգտագործվում են որպես սննդային հավելումներ:
Մարդու կաթի օլիգոսախարիդները (HMOs) հայտնի են երեխաների սննդի մեջ իրենց նշանակությամբ: Մարդու կաթնային օլիգոսախարիդները յուրահատուկ սննդանյութեր են, որոնք գործում են որպես նորածինների աղիքի ներարգի նախաբիոտիկներ, հակասոսինձային հակամանրէներ և իմունոմոդուլյատորներ և էականորեն նպաստում են ուղեղի զարգացմանը: HMO- ները բացառապես հայտնաբերված են մարդու կրծքի կաթում. Կաթնասունների այլ կաթնասուններ (օրինակ ՝ կով, այծ, ոչխար, ուղտ և այլն) օլիգոսախարիդների այս հատուկ ձևը չունեն:
Մարդու կաթի օլիգոսախարիդները մարդու կաթի մեջ ամենաառաջին պինդ բաղադրիչն են, որը կարող է ներկա լինել ջրի մեջ լուծարված կամ էմուլգացված կամ կասեցված ձևով: Կաթնաթթուները և ճարպաթթուները մարդկային կաթում հայտնաբերված ամենատարածված պինդ նյութերն են: HMO- ները ներկա են 0,35-0,88 ունցիայի (9.9–24.9 գ) / լ կոնցենտրացիայի մեջ: L. Հայտնի են մոտավորապես 200 կառուցվածքային տարբեր մարդկային կաթի օլիգոսախարիդներ: Բոլոր կանանց 80% -ում գերակշռող օլիգոսախարիդը 2-ն է′-ֆուկոսիլակտոզա, որը առկա է մարդու կրծքի կաթում մոտավորապես 2,5 գ / լ կոնցենտրացիայի դեպքում:
Քանի որ HMO- ները չեն մարսվում, նրանք կալորիականությամբ չեն նպաստում սննդին: Լինելով անառողջ ածխաջրեր, նրանք գործում են որպես նախաբիոտիկներ և ընտրովի ֆերմենտացվում են ցանկալի աղիքային միկրոֆլորայի, հատկապես բիֆիդոբակտերիաների միջոցով:

Մարդկային կաթի օլիգոսախարիդների առողջության առավելությունները (HMO)

  • նպաստել նորածինների զարգացմանը
  • կարևոր են ուղեղի զարգացման համար
  • ունի հակաբորբոքային և
  • հակամարմնային ազդեցություն ստամոքս-աղիքային տրակտի մեջ
  • մեծահասակների մոտ աջակցում է իմունային համակարգը
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

է Ուլտրաձայնային պրոցեսոր UIP2000hdT մեծացնում է զանգվածի փոխանցումը և ակտիվացնում բջջային գործարանները `կենսասինթեզված կենսաբանական մոլեկուլների ավելի բարձր եկամտաբերության համար, ինչպիսիք են HMO- ները

Տեղեկատվության պահանջ





Մարդու կաթի օլիգոսախարիդների կենսոսինթեզ

Բջջային ֆաբրիկաները և ֆերմենտային / քիմի-ֆերմենտային համակարգերը ներկայիս տեխնոլոգիաներն են, որոնք օգտագործվում են HMO- ների սինթեզի համար: Արդյունաբերական մասշտաբով HMO արտադրության համար մանրէաբանական բջիջների գործարանների ֆերմենտացումը, կենսաքիմիական սինթեզը և տարբեր ֆերմենտային ռեակցիաները HMO կենսաբազմազանության հնարավոր եղանակներն են: Տնտեսական պատճառներից ելնելով, մանրէաբանական բջիջների գործարանների միջոցով կենսածինթեզը ներկայումս HMO- ի արդյունաբերական արտադրության մակարդակում օգտագործվող միակ տեխնիկան է:

Մանրէաբանական բջիջների գործարաններ օգտագործող HMO- ների խմորում

E.coli- ն, Saccharomyces cerevisiae- ն և Lactococcus lactis- ը սովորաբար օգտագործվում են բջջային գործարաններ, որոնք օգտագործվում են կենսաբանական մոլեկուլների բիոարտադրության համար, ինչպիսիք են HMO- ները: Fermentation- ը կենսաքիմիական գործընթաց է, որն օգտագործում է միկրոօրգանիզմները ՝ ենթածրագիրը նպատակային կենսաբանական մոլեկուլների վերածելու համար: Մանրէային բջիջների գործարանները օգտագործում են հասարակ շաքարավազներ որպես ենթաշերտ, որոնք դրանք վերածվում են HMO- ի: Քանի որ պարզ շաքարավազերը (օրինակ ՝ կաթնաշաքար) առատ, էժան substrate են, դա կենսաինթեզի գործընթացը պահպանում է ծախսարդյունավետ:
Աճը և բիափոխադրման արագությունը հիմնականում ազդում են միկրոօրգանիզմներին սննդանյութերի (ենթաշերտ) զանգվածային փոխանցման վրա: Զանգվածի փոխանցման արագությունը հիմնական գործոնն է, որը ազդում է ֆերմենտացման ընթացքում արտադրանքի սինթեզի վրա: Ուլտրաձայնացումը հայտնի է `զանգվածային փոխանցումը խթանելու համար:
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.

Ուլտրաձայնային խթանված խմորում

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.
Preciselyշգրիտ վերահսկվող, մեղմ sonication- ը հայտնի է ֆերմենտացման գործընթացներն ուժեղացնելու համար:
Sonication- ը բարելավում է «շատ կենսոլորտային պրոցեսների արտադրողականությունը, որոնք ներառում են կենդանի բջիջներ ՝ ենթաշերտի ներթափանցմամբ, ընդլայնված արտադրությամբ կամ աճով ՝ բջիջների ծակոտկենության ավելացման և բջջային բաղադրիչների պոտենցիալ ընդլայնման միջոցով»: (Naveena et al. 2015)
Read more about ultrasonically-assisted fermentation!
Ուլտրաձայնային ինտենսիվ խմորումի առավելությունները

  • աճի բերքատվությունը
  • Արագացված խմորում
  • Բջջային հատուկ խթանում
  • Ենթակառուցվածքների ուժեղացում
  • Բջջային ծակոտկենության բարձրացում
  • հեշտ է գործել
  • Անվտանգ
  • Պարզ ռետրո-կցամասեր
  • գծային scale-up
  • Խմբաքանակի կամ ներքին ներմուծում
  • արագորեն

Naveena et al. (2015 թ.) Պարզեց, որ ուլտրաձայնային ուժեղացումը կենսապաշտպանիչացման ընթացքում առաջարկում է մի շարք առավելություններ, այդ թվում `ցածր գործառնական ծախսեր` համեմատած այլ բարելավման բուժման տարբերակների, շահագործման պարզության և համեստ էներգիայի պահանջների հետ:

Agitated ultrasonic tank (sono-bioreactor) for batch processing

Տանկ 8 կՎտ ուլտրաձայնային սարքերով և խառնիչով

Բարձրորակ ուլտրաձայնային ֆերմենտացման ռեակտորներ

Ֆերմենտացման գործընթացները ներառում են կենդանի միկրոօրգանիզմներ, ինչպիսիք են մանրէները կամ խմորիչը, որոնք գործում են որպես բջջային գործարաններ: Թեև sonication- ը կիրառվում է զանգվածային փոխանցումը խթանելու և միկրոօրգանիզմի աճը և փոխակերպման արագությունը բարձրացնելու համար, խիստ կարևոր է ուլտրաձայնային ինտենսիվությունը վերահսկել ՝ բջջային գործարանների ոչնչացումից խուսափելու համար:
Hielscher Ultrasonics- ը բարձրորակ ուլտրաձայնային սարքերի նախագծման, արտադրության և բաշխման մասնագետ է, որը կարող է ճշգրիտ վերահսկվել և վերահսկվել ՝ ֆերմենտացման բարձրորակ եկամտաբերությունն ապահովելու համար:
Hielscher Ultrasonics- ի կողմից ուլտրաձայնային գործընթացի պարամետրերի ճշգրիտ վերահսկողություն' խելացի ծրագրակազմԳործընթացների վերահսկումը ոչ միայն անհրաժեշտ է բարձր եկամտաբերության և բարձրորակ որակի համար, այլև հնարավորություն է տալիս կրկնել և վերարտադրել արդյունքները: Հատկապես, երբ սովորում է բջջային գործարանների խթանումը, սիգիացման պարամետրերի բջջային հատուկ հարմարեցումը անհրաժեշտ է բարձր բերքատվության հասնելու և բջիջների քայքայումը կանխելու համար: Հետևաբար Hielscher ultrasonicators- ի բոլոր թվային մոդելները հագեցած են խելացի ծրագրաշարով, ինչը թույլ է տալիս կարգաբերել, վերահսկել և վերանայել sonication պարամետրերը: Ուլտրաձայնային պրոցեսների պարամետրերը, ինչպիսիք են ամպլիտուդությունը, ջերմաստիճանը, ճնշումը, ազդարարման տևողությունը, տուրքի ցիկլերը և էներգիայի ներմուծումը անհրաժեշտ են ֆերմենտացման միջոցով HMO արտադրությունը խթանելու համար:
Hielscher ultrasonicators- ի խելացի ծրագրակազմն ինքնաբերաբար գրանցում է ինտեգրված SD քարտի վրա բոլոր կարևոր գործընթացների պարամետրերը: Sonication գործընթացի ավտոմատ տվյալների գրանցումը հիմք է հանդիսանում գործընթացների ստանդարտացման և վերարտադրելիության / կրկնելիության համար, որոնք պահանջվում են լավ արտադրական պրակտիկայում (GMP):

Hielscher Ultrasonics Cascatrode

cascatrodeTM ուլտրաձայնային հոսքի բջջային ռեակտորում

Ֆերմենտացման ուլտրաձայնային ռեկտորներ

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.
Հայտնի է, որ ուլտրաձայնային սոնոտրոդի տեղակայումը ռեակցիոն նավի մեջ ազդում է կավիացիայի և միկրոհոսքի բաշխման մեջ տարածված միջավայրում: Sonotrode- ը և ուլտրաձայնային ռեակտորը պետք է ընտրվեն բջջային արգանակի վերամշակման ծավալին համապատասխան: Մինչդեռ sonication- ը կարող է իրականացվել խմբաքանակով, ինչպես նաև շարունակական ռեժիմով, արտադրության բարձր ծավալների դեպքում առաջարկվում է շարունակական հոսքի տեղադրում: Անցնելով ուլտրաձայնային հոսքի բջիջով ՝ ամբողջ բջջային միջավայրը ստանում է հենց նույն ազդեցությունը sonication- ով ՝ ապահովելով ամենաարդյունավետ բուժումը: Hielscher Ultrasonics- ի ուլտրաձայնային զոնդերի և հոսքի բջիջների ռեակտորների լայն տեսականի թույլ է տալիս հավաքել իդեալական ուլտրաձայնային բիոպրաքերի տեղադրում:

Hielscher Ultrasonics- ը – Լաբորատորիայի օդաչուից մինչև արտադրություն

Hielscher Ultrasonics- ը ընդգրկում է ուլտրաձայնային սարքավորումների ամբողջ սպեկտրը `առաջարկելով կոմպակտ ձեռքի ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ` պահեստայինների և օդաչուների համակարգերի, ինչպես նաև հզոր արդյունաբերական ուլտրաձայնային ստորաբաժանումների նախապատրաստման համար, ինչպես նաև հզոր արդյունաբերական ուլտրաձայնային ստորաբաժանումներ, որոնք հեշտությամբ մշակում են բեռնատար բեռնվածությունը մեկ ժամում: Լինելով բազմակողմանի և ճկուն տեղադրման և տեղադրման տարբերակներում, Hielscher- ի ուլտրաձայնիչները կարող են հեշտությամբ ինտեգրվել բոլոր խմբաքանակային ռեակտորների, սնվող խմբաքանակների կամ շարունակական հոսքի միջոցով:
Տարբեր պարագաներ, ինչպես նաև հարմարեցված մասեր թույլ են տալիս ձեր ուլտրաձայնային կազմի իդեալական հարմարեցումը ձեր գործընթացի պահանջներին:
Ամբողջ ծանրաբեռնվածության և ծանրաբեռնվածության պայմաններում `պահանջվող պայմաններում, ստեղծված 24-ժամյա գործողության համար Hielscher ուլտրաձայնային պրոցեսորները հուսալի են և պահանջում են միայն ցածր սպասարկում:
Ստորեւ ներկայացված աղյուսակը ձեզ ցույց է տալիս մեր ultrasonicators- ի մոտավոր մշակման հզորությունը:

խմբաքանակի Volume Ծախսի Rate Առաջարկվող սարքեր
1-ից 500 մլ 10-ից մինչեւ 200 մլ / վրկ UP100H
10-ից մինչեւ 2000 մլ 20-ից 400 մլ / վրկ Uf200 ः տ,, UP400St
01-ից մինչեւ 20 լ 02-ից 4 լ / րոպե UIP2000hdT
10-ից 100 լ 2-ից 10 լ / րոպե UIP4000hdT
na 10-ից 100 լ / րոպե UIP16000
na ավելի մեծ Կլաստերի UIP16000

Կապ մեզ հետ | / Հարցրեք մեզ!

Հարցրեք ավելին

Խնդրում ենք օգտագործել ստորև բերված ձևը `ուլտրաձայնային պրոցեսորների, ծրագրերի և գնի վերաբերյալ լրացուցիչ տեղեկություններ ստանալու համար: Մենք ուրախ կլինենք ձեզ հետ քննարկել ձեր գործընթացը և առաջարկել ձեզ ուլտրաձայնային համակարգ, որը բավարարում է ձեր պահանջները:









Խնդրում ենք նկատի ունենալ մեր Գաղտնիության քաղաքականություն,


Hielscher Ultrasonics- ը արտադրում է բարձրորակ ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ `ցրելու, էմուլգիայի և բջիջների արդյունահանման համար:

Բարձր հզորությամբ ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ ից Լաբորատորիա դեպի օդաչու եւ Արդյունաբերական սանդղակ:

Գրականություն / Հղումներ



Փաստեր Worth Իմանալով

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)