Ultrasonik Lisis Sel Bioengineered dalam Produksi Industri

Spesies bakteri bioengineered seperti E. serta jenis mamalia dan sel tumbuhan yang dimodifikasi secara genetik digunakan secara luas dalam bioteknologi untuk mengekspresikan molekul. Untuk melepaskan bio-molekul yang disintesis ini, diperlukan teknik gangguan sel yang andal. Ultrasonikasi kinerja tinggi adalah metode yang terbukti untuk lisis sel yang efisien dan andal – mudah diskalakan ke throughput besar. Hielscher Ultrasonics menawarkan peralatan ultrasonik berkinerja tinggi untuk lisis sel yang berkhasiat untuk menghasilkan volume besar bio-molekul berkualitas tinggi.

Ekstraksi Molekul dari Pabrik Sel

Untuk produksi berbagai biomolekul, berbagai mikroba rekayasa dan sel tanaman dapat digunakan sebagai pabrik sel mikroba, termasuk Escherichia, Bacillus subtilis, Pseudomonas putida, Streptomyces, Corynebacterium glutamicum, Lactococcus lacti, Cyanobacteria, Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris, Yarrowia lipolytica, Nicotiana benthamiana dan alga, di antara banyak lainnya. Pabrik-pabrik sel ini dapat menghasilkan protein, lipid, biokimia, polimer, biofuel dan oleokimia, yang digunakan sebagai makanan atau bahan baku untuk aplikasi industri. Sel-sel yang digunakan sebagai pabrik sel dikultur dalam bioreaktor tertutup, di mana mereka dapat mencapai efisiensi tinggi, spesifisitas dan kebutuhan energi yang rendah.
Untuk mengisolasi molekul target dari kultur sel bioengineered, sel-sel harus terganggu sehingga bahan intraseluler dilepaskan. Pengganggu sel ultrasonik mapan sebagai teknik yang sangat andal dan efisien untuk disintegrasi sel dan pelepasan senyawa.

Permintaan Informasi




Perhatikan Kebijakan pribadi.


Disintegrasi sel ultrasonik digunakan untuk mengisolasi senyawa dari pabrik sel bakteri.

Disintegrasi sel ultrasonik seperti UIP2000hdT digunakan untuk mengisolasi senyawa dari pabrik sel mikroba.

Pabrik sel mikroba adalah sel yang direkayasa secara metabolik yang digunakan untuk sintesis berbagai senyawa seperti zat bioaktif, bahan farmasi aktif (API), biofuel, polimer dan protein. Disintegrasi sel ultrasonik dapat diandalkan, cepat dan efisien, ketika datang ke isolasi senyawa berharga dari interior sel.

Pabrik sel mikroba adalah sel yang direkayasa secara metabolik yang digunakan untuk sintesis berbagai senyawa berharga. Gangguan sel ultrasonik adalah metode yang efisien dan dapat diandalkan untuk melepaskan senyawa berharga dari interior sel.
studi dan grafis: ©Villaverde, 2010.

Keuntungan dari Ultrasonic Cell Disruptors

Sebagai teknologi non-termal, ringan, namun sangat efisien, pengganggu ultrasonik digunakan di laboratorium dan industri untuk mengaly sel dan untuk menghasilkan ekstrak berkualitas tinggi, misalnya digunakan untuk isolasi molekul dari pabrik sel.

Mengapa Ultrasonicators untuk Gangguan Sel?

  • Efisien tinggi
  • Non-termal, ideal untuk zat sensitif suhu
  • Hasil yang andal dan berulang
  • Kontrol pemrosesan yang tepat
  • Linear scalable ke throughput yang lebih besar
  • Tersedia untuk kapasitas produksi industri

Power-Ultrasound untuk Gangguan Efisien Pabrik Sel Mikroba

Mekanisme dan Efek Dari Ultrasonic Cell Disruptors:
Gangguan sel ultrasonik digunakan dalam skala bench-top dan industri untuk mengganggu sel mikroba yang direkayasa secara metabolik, yang disebut pabrik sel, untuk melepaskan senyawa berharga.Gangguan sel ultrasonik menggunakan kekuatan gelombang ultrasound. Homogenizer ultrasonik / pengganggu sel dilengkapi dengan probe (alias sonotrode) yang terbuat dari paduan titanium yang berosilasi pada frekuensi tinggi sekitar 20 kHz. Ini berarti probe ultrasonik menggabungkan 20.000 getaran per detik ke dalam cairan sonikasi. Gelombang ultrasound yang digabungkan ke dalam cairan ditandai dengan siklus tekanan tinggi / tekanan rendah bergantian. Selama siklus tekanan rendah, cairan mengembang dan gelembung vakum menit muncul. Gelembung yang sangat kecil ini tumbuh selama beberapa siklus tekanan bolak-balik sampai mereka tidak dapat menyerap energi lebih lanjut. Pada titik ini, gelembung kavitasi meledak dengan keras dan menciptakan lingkungan padat energi yang luar biasa. Fenomena ini dikenal sebagai kavitasi akustik dan ditandai dengan suhu lokal yang sangat tinggi, tekanan yang sangat tinggi dan gaya geser. Tekanan geser ini memecah dinding sel secara efisien dan meningkatkan transfer massa antara interior sel dan pelarut di sekitarnya. Sebagai teknik mekanis murni, gaya geser yang dihasilkan secara ultrasonik banyak digunakan dan prosedur yang direkomendasikan untuk gangguan sel bakteri, serta untuk isolasi protein. Sebagai metode gangguan sel yang sederhana dan cepat, sonikasi sangat ideal untuk isolasi volume kecil, menengah dan besar. Ultrasonicator digital Hielscher dilengkapi dengan menu pengaturan yang jelas untuk kontrol sonikasi yang tepat. Semua data sonikasi secara otomatis disimpan pada kartu SD bawaan dan hanya dapat diakses. Pilihan canggih disipasi panas seperti pendinginan eksternal, sonikasi dalam mode puls dll selama proses disintegrasi ultrasonik memastikan pemeliharaan suhu proses yang ideal dan dengan demikian keutuhan senyawa sensitif panas yang diekstraksi.

Penelitian Menggarisbawahi Kekuatan Gangguan Dan Ekstraksi Sel Ultrasonik

Prof. Chemat et al. (2017) melanjutkan studi mereka bahwa "ekstraksi yang dibantu ultrasound adalah alternatif hijau dan ekonomis yang layak untuk teknik konvensional untuk makanan dan produk alami. Manfaat utama adalah penurunan waktu ekstraksi dan pemrosesan, jumlah energi dan pelarut yang digunakan, operasi unit, dan CO.2 emisi."
Gabig-Ciminska et al. (2014) menggunakan homogenizer bertekanan tinggi dan dsintegrator sel ultrasonik dalam penelitian mereka untuklisis spora untuk melepaskan DNA. Membandingkan kedua metode gangguan sel, tim peneliti menyimpulkan bahwa mengenai lisis sel untuk DNA spora, "analisis telah dilakukan dengan menggunakan lisat sel dari homogenisasi tekanan tinggi. Setelah itu, kami menyadari bahwa gangguan sel ultrasonik memiliki keuntungan luar biasa untuk tujuan ini. Ini agak cepat dan dapat diproses untuk volume sampel kecil." (Gabig-Ciminska et al., 2014)

Prosesor ultrasonik 4000 watt yang kuat UIP4000hdT digunakan untuk mengganggu sel bioengineered (yaitu, pabrik sel) untuk melepaskan molekul target.

Disintegrasi sel ultrasonik industri UIP4000hdT (4000W, 20kHz) untuk isolasi inline terus menerus dan pemurnian senyawa yang disintesis dari pabrik sel mikroba.

Permintaan Informasi




Perhatikan Kebijakan pribadi.


Biomolekul dari Pabrik Sel untuk Produksi Pangan

Pabrik sel mikroba adalah metodologi produksi yang layak dan efisien menggunakan organisme mikroba untuk menghasilkan hasil tinggi metabolit asli dan non-asli oleh bio-rekayasa metabolik mikroorganisme mikroba seperti bakteri, ragi, jamur dll. Enzim curah misalnya diproduksi menggunakan mikroorganisme seperti Aspergillus oryzae, jamur, dan bakteri. Enzim massal tersebut digunakan untuk produksi makanan dan minuman, serta di bidang pertanian, bioenergi dan perawatan rumah tangga.
Bakteri tertentu seperti Acetobacter xylinum dan Gluconacetobacter xylinus menghasilkan selulosa selama proses fermentasi, di mana nanofiber disintesis dalam proses bottom-up. Selulosa bakteri (juga dikenal sebagai selulosa mikroba) secara kimia setara dengan selulosa tanaman, tetapi memiliki tingkat kristalinitas tinggi dan kemurnian tinggi (bebas dari lignin, hemiselulosa, pektin, dan komponen biogenik lainnya) serta struktur unik selulosa nanofiber-weaved tiga dimensi (3D) jaringan reticulated. (lih. Zhong, 2020) Dibandingkan dengan selulosa yang berasal dari tanaman, selulosa bakteri lebih berkelanjutan dan selulosa yang dihasilkan murni tidak memerlukan langkah pemurnian yang kompleks. Ultrasonication dan ekstraksi pelarut menggunakan NaOH atau SDS (natrium dodecyl sulfate) sangat efektif untuk isolasi selulosa bakteri dari sel bakteri.

Biomolekul dari Pabrik Sel untuk Produksi Farmasi dan Vaksin

Salah satu produk farmasi yang paling menonjol yang berasal dari pabrik sel adalah insulin manusia. Untuk produksi insulin bioengineered, terutama E. dan Saccharomyces cerevisiae digunakan. Karena molekul berukuran nano bio-disintesis menawarkan biokompatibilitas tinggi, nanopartikel biologis seperti feritin menguntungkan untuk berbagai aplikasi biomanufacturing. Selain itu, produksi mikroba yang direkayasa secara metabolik seringkali secara signifikan lebih berkhasiat dalam hasil yang diperoleh. Misalnya, produksi asam artemisinic, resveratrol dan lycopene telah meningkat sepuluh kali lipat menjadi beberapa ratus kali lipat, dan sudah mapan atau sedang dalam pengembangan untuk produksi skala industri. (lih. Liu et al.; Microb. Fakta Sel. 2017)
Misalnya, biomolekul berukuran nano berbasis protein dengan sifat perakitan sendiri seperti feritin dan partikel seperti virus sangat menarik untuk pengembangan vaksin karena mereka meniru ukuran dan struktur patogen dan setuju untuk konjugasi permukaan antigen untuk mempromosikan interaksi dengan sel kekebalan tubuh. Molekul tersebut diekspresikan dalam apa yang disebut pabrik sel (misalnya, strain E. yang direkayasa), yang menghasilkan molekul target tertentu.

Protokol untuk Ultrasonic Lysis dan E. BL21 untuk Ferritin Release

Feritin adalah protein, yang fungsi utamanya adalah penyimpanan zat besi. Ferritin menunjukkan kemampuan yang menjanjikan sebagai nanopartikel rakitan sendiri dalam vaksin, di mana ia digunakan sebagai kendaraan pengiriman vaksin (misalnya protein spike SARS-Cov-2). Penelitian ilmiah sun et. al. (2016) menunjukkan bahwa feritin rekombinan dapat dilepaskan sebagai bentuk larut dari Escherichia pada konsentrasi NaCl rendah (≤ 50 mmol / L). Untuk mengekspresikan feritin di E. BL21 dan untuk melepaskan feritin, protokol berikut berhasil diterapkan. PET-28a / ferritin plasmid rekombinan diubah menjadi strain E BL21 (DE3). Sel-sel ferritin E BL21 (DE3) dikultur di media pertumbuhan LB dengan 0,5% kanamycin pada 37 ° C dan diinduksi pada OD600 0,6 dengan 0,4% isopropil-β-D-thiogalactopyranoside selama 3 jam pada 37 ° C. Kultur akhir kemudian dipanen dengan sentrifugasi pada 8000g selama 10 menit pada 4 ° C, dan pelet dikumpulkan. Kemudian, pelet ditempatkan kembali dalam lb medium (1% NaCl, 1% Typone, 0,5% ekstrak ragi) / buffer lisis (20 mmol / L Tris, 50 mmol / L NaCl, 1 mmol / L EDTA, pH 7,6) dan konsentrasi yang berbeda dari larutan NaCl (0, 50, 100, 170, dan 300 mmol / L), masing-masing. Untuk lisis sel bakteri, sonikasi diterapkan dalam mode pulsa: misalnya, menggunakan ultrasonikator UP400St pada amplitudo 100% dengan siklus tugas 5 detik ON, 10 detik OFF, selama 40 siklus) dan kemudian disentrifuged pada 10.000g selama 15 menit pada 4 °C. Supernatant dan endapan dianalisis oleh elektroforesis gel poliakrilamida natrium dodecyl sulfate (SDS-PAGE). Semua gel bernoda natrium dodecyl sulfate dipindai dengan pemindai resolusi tinggi. Gambar gel dianalisis menggunakan perangkat lunak Magic Chemi 1D. Untuk kejelasan yang optimal, pita protein terdeteksi dengan menyesuaikan parameter. Data untuk band dihasilkan dari triplicates teknis. (lih. Sun et al., 2016)

Permintaan Informasi




Perhatikan Kebijakan pribadi.


Ultrasonic Cell Disruptors untuk Lisis Industri Pabrik Sel

Lisis ultrasonik dan ekstraksi adalah metode yang dapat diandalkan dan nyaman untuk melepaskan metabolit dari pabrik sel sehingga membantu produksi molekul target yang berkhasiat. Pengganggu sel ultrasonik tersedia dari laboratorium ke ukuran industri dan proses dapat diskalakan sepenuhnya linier.
Hielscher Ultrasonics adalah mitra kompeten Anda untuk pengganggu ultrasonik berkinerja tinggi dan memiliki pengalaman lama di bidang menanamkan sistem ultrasonik di bench-top dan pengaturan industri.
Hielscher ultrasonicators dapat dikendalikan dari jarak jauh melalui kontrol browser. Parameter sonikasi dapat dipantau dan disesuaikan secara tepat dengan persyaratan proses.Ketika datang ke perangkat keras dan perangkat lunak yang canggih, sistem gangguan sel Hielscher Ultrasonics memenuhi semua persyaratan untuk kontrol proses yang optimal, operasi yang mudah dan keramahan pengguna. Pelanggan dan pengguna ultrasonikator Hielscher menghargai manfaat yang memungkinkan pengganggu dan ekstraktor sel ultrasonik Hielscher untuk pemantauan dan kontrol proses yang tepat. – melalui layar sentuh digital dan remote control browser. Semua data sonikasi penting (misalnya energi bersih, energi total, amplitudo, durasi, suhu, tekanan) secara otomatis disimpan sebagai file CSV pada kartu SD terintegrasi. Ini membantu untuk mendapatkan hasil yang dapat direproduksi dan berulang dan memfasilitasi standardisasi proses serta pemenuhan Good Manufacturing Practices (cGMP).
Tentu saja, prosesor ultrasonik Hielscher dibangun untuk operasi 24/7 di bawah beban penuh dan karena itu dapat dioperasikan dengan andal dalam pengaturan produksi industri. Karena ketahanan yang tinggi dan perawatan yang rendah, downtime peralatan ultrasonik sangat rendah. Fitur CIP (clean-in-place) dan SIP (sterilize-in-place) meminimalkan pembersihan yang melelahkan, terutama karena semua bagian basah adalah permukaan logam yang halus (tidak ada lubang atau nozel tersembunyi).

Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami:

Batch Volume Flow Rate Direkomendasikan perangkat
1 hingga 500mL 10-200mL/min UP100H
10-2000mL 20 hingga 400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 hingga 20L 0.2 sampai 4L/min UIP2000hdT
10 sampai 100L 2-10L/min UIP4000hdT
n.a. 10 sampai 100L/menit UIP16000
n.a. kristal yang lebbig cluster UIP16000

Hubungi Kami! / Tanya Kami!

Meminta informasi lebih lanjut

Silakan gunakan formulir di bawah ini untuk meminta informasi tambahan tentang prosesor ultrasonik, aplikasi dan harga. Kami akan senang untuk mendiskusikan proses Anda dengan Anda dan menawarkan sistem ultrasonik yang memenuhi kebutuhan Anda!









Harap dicatat bahwa Kebijakan pribadi.


Homogenizers geser tinggi ultrasonik digunakan di laboratorium, bangku-top, pilot dan pengolahan industri.

Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizers ultrasonik kinerja tinggi untuk aplikasi pencampuran, dispersi, emulsifikasi dan ekstraksi pada laboratorium, pilot dan skala industri.



Literatur/referensi

Fakta-fakta yang Patut Diketahui

Sono-Bioreaktor

Ultrasound digunakan di satu sisi untuk mengganggu sel untuk melepaskan senyawa intraseluler, tetapi diterapkan dengan amplitudo yang lebih ringan dan / atau sebagai semburan ultrasound berdenyut, sonikasi dapat sangat meningkatkan produktivitas metabolisme sel mikroba, tumbuhan dan hewan dalam bioreaktor sehingga meningkatkan proses bioteknologi. Probe ultrasonik dapat dengan mudah diintegrasikan dalam bioreaktor (yang disebut sono-bioreaktor) untuk mengintensifkan efisiensi biokatalis hidup. Ultrasonikator Hielscher memungkinkan kondisi ultrasound yang dikontrol secara tepat, yang dapat disetel dengan baik secara optimal ke konversi katalitik sel hidup yang tinggi. Pelajari lebih lanjut tentang probe ultrasonik Hielscher untuk sonobioreactors dan efek biokatalisis ultrasonically-ditingkatkan!

Pabrik Sel dan Sintesis Metabolit

Mikroorganisme yang berbeda dapat mensintesis metabolit serupa, misalnya, untuk produksi asam amino Corynebacterium, Brevibacterium, dan Escherichia telah berhasil digunakan; vitamin hae telah disintesis menggunakan Propionibacterium dan Pseudomonas; asam organik berasal dari Aspergillus, Lactobacillus, Rhizopus; sementara enzim dapat dibuat oleh Aspergillus dan Bacillus; antibiotik dapat diproduksi oleh Streptomyces dan Penicillium; sementara untuk produksi biosurfactants biasanya dibentuk Pseudomonas, Bacillus, dan Lactobacillus digunakan sebagai pabrik sel.

E. sebagai Pabrik Sel Mikroba

Bakteri E. dan banyak strainnya banyak digunakan biologi molekuler dan telah menjadi salah satu model sel efisien pertama yang digunakan sebagai pabrik sel asmicrobial untuk produksi protein rekombinan, biofuel, dan berbagai bahan kimia lainnya. E. memiliki kemampuan alami untuk menghasilkan beberapa senyawa, yang telah ditingkatkan dengan bio-engineering dan modifikasi genetik. Misalnya, dengan mentransfer enzim heterolog, kemampuan E.coli untuk menghasilkan banyak produk telah dimodifikasi untuk mengembangkan jalur biosintesis baru.
(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.)

Streptomyces sebagai Pabrik Sel Mikroba

Streptomyces adalah kelompok actinomycetes terbesar; Spesies Streptomyces tersebar luas di ekosistem akuatik dan darat. Anggota genus Streptomyces menarik secara komersial karena kemampuan mereka untuk menghasilkan sejumlah besar biomolekul dan metabolit sekunder bioaktif. Ini menghasilkan antibiotik yang berguna secara klinis seperti tetrasiklin, aminoglikosida, makrolida, kloramfenikol, dan rifamycins. Selain antibiotik, Streptomyces juga menghasilkan produk farmasi lain yang sangat berharga termasuk antikanker, imunostimulan, imunosupresif, agen antiokluatif, insektisida, dan obat antiparasit, yang memiliki aplikasi medis dan pertanian yang luas.
Spesies streptomyces menghasilkan berbagai enzim yang penting secara medis, termasuk L-asparaginase, uricase, dan kolesterol oksidase. Banyak actinomycetes dapat menghasilkan enzim industri penting sebagai cellulases, chitinases, chitosanases, α-amilase, protease, dan lipase. Banyak actinomycetes dapat menghasilkan pigmen yang berbeda yang berpotensi menjadi alternatif warna sintetis yang baik. Spesies streptomyces memiliki kapasitas besar untuk menghasilkan biomolekul permukaan aktif termasuk bioemulsifiers dan biosurfactants. Akarbosa antidiabetes diproduksi oleh strain Streptomyces melalui fermentasi mikroba. Spesies Streptomyces telah menunjukkan kemampuan untuk mensintesis inhibitor sintesis kolesterol, seperti pravastatin. Baru-baru ini, spesies Streptomyces dapat digunakan sebagai "nanofactories" ramah lingkungan untuk sintesis nanopartikel. Beberapa spesies Streptomyces adalah menjanjikan untuk produksi vitamin 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.)


Ultrasonics kinerja tinggi! Rangkaian produk Hielscher mencakup spektrum penuh dari ultrasonicator laboratorium kompak di atas unit bench-top hingga sistem ultrasonik industri penuh.

Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizers ultrasonik kinerja tinggi dari laboratorium hingga ukuran industri.