Hielscher ულტრაბგერითი ტექნოლოგია

Biosynthetic Production of Human Milk Oligosaccharides

დუღილის ან ფერმენტული რეაქციების საშუალებით ადამიანის რძის ოლიგოსაქარიდების (HMOs) ბიოსინთეზი რთული, შრომატევადი და ხშირად დაბალპროდუქტიული პროცესია. ულტრაბგერითი მოქმედება ზრდის მასის გადაცემას სუბსტრატსა და უჯრედულ ქარხნებს შორის ან ასტიმულირებს უჯრედების ზრდას და მეტაბოლიზმს. ამრიგად, სონიკაცია აძლიერებს დუღილის და ბიოქიმიურ პროცესებს, რაც იწვევს HMO- ების დაჩქარებულ და ეფექტურ წარმოებას.

ადამიანის რძე ოლიგოსაქარიდებს

ადამიანის რძე ოლიგოსაქარიდები (HMOs), აგრეთვე ცნობილი როგორც ადამიანის რძის გლიკანები, არის შაქრის მოლეკულები, რომლებიც ოლიგოსაქარიდების ჯგუფის შემადგენლობაში შედიან. HMO- ების თვალსაჩინო მაგალითები მოიცავს 2'-ფუკოლილაქტოზას (2)′-FL), ლაქტო-N-ნეოტრეტროზი (LNnT), 3'-გალაქტოცილაქტოზა (3′-GL), და დიფუზოზილატოზა (DFL).
მიუხედავად იმისა, რომ ადამიანის სარძევე ჯირკვლები შედის 150-ზე მეტ HMO სტრუქტურაში, მხოლოდ 2′-ფუკოცილაქტოზა (2′-FL) და ლაქტო-N-ნეოტრეტროზი (LNnT) ამჟამად წარმოებულია კომერციულ დონეზე და გამოიყენება როგორც ჩვილ ბავშვთა ფორმულაში.
ადამიანის რძე ოლიგოსაქარიდები (HMOs) ცნობილია ბავშვთა კვებაში მათი მნიშვნელობისთვის. ადამიანის რძე ოლიგოსაქარიდები არის უნიკალური საკვები ნივთიერებები, რომლებიც მოქმედებენ როგორც ჩვილების ნაწლავის პრებიოტიკები, საწინააღმდეგო წებოვანი ანტიმიკრობები და იმუნომოდულატორები და არსებითად უწყობს ხელს ტვინის განვითარებას. HMOs ექსკლუზიურად გვხვდება ადამიანის დედის რძეში; ძუძუმწოვრების სხვა რძეს (მაგ. ძროხა, თხა, ცხვარი, აქლემი და ა.შ.) არ აქვთ ოლიგოსაქარიდების ეს სპეციფიკური ფორმა.
ადამიანის რძე ოლიგოსაქარიდები არის მესამე ყველაზე უხვი მყარი კომპონენტი ადამიანის რძეში, რომელიც შეიძლება წარმოდგენილი იყოს წყალში გახსნილ ან ემულსირებულ ან შეჩერებულ ფორმაში. ლაქტოზა და ცხიმოვანი მჟავები ყველაზე მდიდარი მყარია, რომელიც გვხვდება ადამიანის რძეში. HMO– ები წარმოდგენილია 0,35–0,88 უნცია კონცენტრაციაში (9,9–24,9 გ) / ლ. დაახლოებით 200 სტრუქტურულად განსხვავებული ადამიანის რძე ოლიგოსაქარიდულია. დომინანტი ოლიგოსაქარიდი ყველა ქალის 80% -ში არის 2′-ფუკოზილაქტოზა, რომელიც ადამიანის დედის რძეში გვხვდება დაახლოებით 2.5 გ / ლ კონცენტრაციაში.
ვინაიდან HMOs არ არის digested, ისინი კალორიულად არ უწყობს ხელს კვებას. როგორც მკვებავი ნახშირწყლები, ისინი ფუნქციონირებენ პრებიოტიკებად და შერჩევით ფერმენტდებიან ნაწლავის მიკროფლორასთან, განსაკუთრებით ბიფიდობაქტერიებით.

ადამიანის რძის ოლიგოსაქარიდების ჯანმრთელობის სარგებელი (HMOs)

  • ჩვილების განვითარებას შეუწყოს ხელი
  • მნიშვნელოვანია ტვინის განვითარებისთვის
  • აქვს ანთების საწინააღმდეგო და
  • საწინააღმდეგო წებოვანი მოქმედებები კუჭ-ნაწლავის ტრაქტში
  • ხელს უწყობს იმუნურ სისტემას მოზრდილებში
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

ის ულტრაბგერითი პროცესორი UIP2000hdT ზრდის მასის გადაცემას და ააქტიურებს უჯრედების ქარხნებს ბიოსინთეზირებული ბიოლოგიური მოლეკულების უფრო მაღალი მოსავლიანობისთვის, როგორიცაა HMOs

ინფორმაციის მოთხოვნა




გაითვალისწინეთ ჩვენი კონფიდენციალურობის პოლიტიკა.


ადამიანის რძის ოლიგოზააქარიდების ბიოსინთეზი

უჯრედების ქარხნები და ფერმენტული / ქიმიო-ფერმენტული სისტემები არის თანამედროვე ტექნოლოგიები, რომლებიც გამოიყენება HMOs- ის სინთეზისთვის. ინდუსტრიული მასშტაბით HMO წარმოებისთვის, მიკრობული უჯრედების ქარხნების დუღილი, ბიოქიმიური სინთეზი და სხვადასხვა ფერმენტული რეაქციები HMO ბიოპროდუქციის შესაძლო გზებია. ეკონომიკური მიზეზების გამო, მიკრობული უჯრედების ქარხნების საშუალებით ბიოინთეზირება ამჟამად HMO- ს სამრეწველო წარმოების დონეზე გამოყენებული ერთადერთი ტექნიკაა.

HMO– ს ფერმენტაცია მიკრობული უჯრედების ქარხნების გამოყენებით

E.coli, Saccharomyces cerevisiae და Lactococcus lactis ხშირად იყენებენ უჯრედულ ქარხნებს, რომლებიც გამოიყენება ბიოლოგიურ მოლეკულების ბიოპროდუქციისთვის, როგორიცაა HMOs. ფერმენტაცია წარმოადგენს ბიოქიმიურ პროცესს მიკროორგანიზმების გამოყენებით, რომ სუბსტრატს დანიშნულ ბიოლოგიურ მოლეკულებად გარდაქმნას. მიკრობული უჯრედების ქარხნები იყენებენ მარტივ შაქარს, როგორც სუბსტრატს, რომელსაც ისინი გადააქვთ HMOs. ვინაიდან მარტივი შაქარი (მაგალითად, ლაქტოზა) არის უხვი, იაფი სუბსტრატი, ეს ინარჩუნებს ბიოინთეზის პროცესს ეფექტური.
ზრდისა და ბიოკონვერსიის სიჩქარეს ძირითადად გავლენას ახდენს ნუტრიენტები (სუბსტრატს) მიკროორგანიზმებზე მასობრივი გადაცემაში. მასის გადაცემის სიჩქარე არის მთავარი ფაქტორი, რომელიც გავლენას ახდენს პროდუქტის სინთეზზე დუღილის დროს. ულტრაბგერითი კარგად არის ცნობილი, რომ ხელს უწყობს მასობრივი გადაცემას.
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.

ულტრაბგერით დაწინაურებული ფერმენტაცია

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.
ზუსტად კონტროლირებადი, ზომიერი სონიექცია კარგად არის ცნობილი, რომ გააძლიეროს დუღილის პროცესები.
Sonication აუმჯობესებს "მრავალი bioprocesses- ის პროდუქტიულობას, რომლებიც მოიცავს ცოცხალ უჯრედებს სუბსტრატის მოპოვების გაზრდის გზით, გაძლიერებული წარმოება ან ზრდა უჯრედების ფორიანობის გაზრდით და უჯრედული კომპონენტების პოტენციურად გაძლიერებული საშუალებით". (Naveena et al. 2015)
Read more about ultrasonically-assisted fermentation!
ულტრაბგერითი ინტენსიური ფერმენტაციის უპირატესობები

  • გაიზარდა სარგებელი
  • დაჩქარებული დუღილი
  • უჯრედის სპეციფიკური სტიმულაცია
  • სუბსტრატის გაძლიერება
  • გაიზარდა უჯრედების ფორიანობა
  • ადვილად მოქმედება
  • უსაფრთხო
  • მარტივი რეტრო-იარაღი
  • ხაზოვანი მასშტაბი
  • Batch ან InIine დამუშავება
  • სწრაფი ROI

Naveena et al. (2015) დაადგინეს, რომ ულტრაბგერითი ინტენსიფიკაცია გთავაზობთ რამდენიმე უპირატესობას ბიოპროდუქციის დროს, მათ შორის დაბალი ოპერაციული ხარჯები, მკურნალობის სხვა გაუმჯობესების ვარიანტებთან შედარებით, ოპერაციის სიმარტივესა და მოკრძალებული ენერგიის მოთხოვნებთან შედარებით.

Agitated ultrasonic tank (sono-bioreactor) for batch processing

ავზი 8 კგ ულტრაბგერითიზატორებით და აგიტატორებით

მაღალი დონის ულტრაბგერითი ფერმენტაციის რეაქტორები

ფერმენტაციის პროცესებში შედის ცოცხალი მიკროორგანიზმები, როგორიცაა ბაქტერიები ან საფუარი, რომლებიც ფუნქციონირებენ უჯრედების ქარხნებად. მიუხედავად იმისა, რომ სონიკაცია გამოიყენება მასობრივი გადაცემის გასააქტიურებლად და მიკროორგანიზმის ზრდის და კონვერტაციის სიჩქარის გაზრდისთვის, აუცილებელია ულტრაბგერითი ინტენსივობის კონტროლი ზუსტად, რათა თავიდან იქნას აცილებული უჯრედის ქარხნები.
Hielscher Ultrasonics არის სპეციალისტი, მაღალი დონის ულტრაბგერითიექტორების დიზაინში, წარმოებაში და დისტრიბუციაში, რომელთა ზუსტი კონტროლირება და მონიტორინგი შესაძლებელია ფერმენტაციის უმაღლესი ხარისხის მოსავლიანობის უზრუნველსაყოფად.
ულტრაბგერითი პროცესის პარამეტრებზე ზუსტი კონტროლი Hielscher Ultrasonics– ის მიერ' ინტელექტუალური პროგრამაპროცესის კონტროლი არა მხოლოდ არსებითი მნიშვნელობა აქვს მაღალი შემოსავლისთვის და უმაღლესი ხარისხისთვის, არამედ იძლევა შედეგების განმეორებასა და გამრავლებას. განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც კუნთი უჯრედების ქარხნების სტიმულაციას ეხება, სონიკაციის პარამეტრების უჯრედული სპეციფიკური ადაპტაცია აუცილებელია მაღალი მოსავლის მისაღწევად და უჯრედების გადაგვარების თავიდან ასაცილებლად. აქედან გამომდინარე, Hielscher- ის ულტრაბგერითი აპარატების ყველა ციფრული მოდელი აღჭურვილია ინტელექტუალური პროგრამული უზრუნველყოფით, რაც საშუალებას გაძლევთ დარეგულირდეთ, მონიტორინგი და სონიზაციის პარამეტრების გადასინჯვა. ულტრაბგერითი პროცესის პარამეტრები, როგორიცაა ამპლიტუდა, ტემპერატურა, წნევა, სონიექციის ხანგრძლივობა, მოვალეობის ციკლები და ენერგიის შეყვანა აუცილებელია ფერმენტაციის გზით HMO წარმოების განვითარების მიზნით.
Hielscher ultrasonicators– ის ჭკვიანი პროგრამა ავტომატურად აწერს ყველა მნიშვნელოვან პარამეტრის პარამეტრს ინტეგრირებულ SD- ბარათზე. სონიკაციის პროცესის ავტომატური მონაცემების ჩაწერა არის პროცესის სტანდარტიზაციის და რეპროდუქციულობის / განმეორებადობის საფუძველი, რაც საჭიროა კარგი წარმოების პრაქტიკისთვის (GMP).

Hielscher Ultrasonics Cascatrode

კასკადროდეTM ულტრაბგერითი ნაკადის უჯრედის რეაქტორში

ფერმენტაციის ულტრაბგერითი რექტორები

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.
ცნობილია, რომ ულტრაბგერითი სონოტროდის ადგილმდებარეობის რეაქტიულ გემში გავლენას ახდენს კავიტაციისა და მიკროტრეინინგის განაწილება საშუალო შიგნით. სონოროდი და ულტრაბგერითი რეაქტორი უნდა შეირჩეს უჯრედის ბულიონის დამუშავების მოცულობის შესაბამისად. ხოლო სონიზაციის ჩატარება შესაძლებელია როგორც ჯგუფურად, ასევე უწყვეტ რეჟიმში. მაღალი საწარმოო მოცულობისთვის რეკომენდებულია უწყვეტი ნაკადის ინსტალაცია. ულტრაბგერითი ნაკადის უჯრედში გავლისას, ყველა უჯრედული საშუალო პრეპარატი იღებს ზუსტად იმავე გამოვლინებას სონიკაციისთვის, რაც უზრუნველყოფს ყველაზე ეფექტურ მკურნალობას. Hielscher ულტრაბგერითი ულტრაბგერითი ზონდების და ნაკადის უჯრედების რეაქტორების ფართო სპექტრი საშუალებას გაძლევთ შეიკრიბოთ ულტრაბგერითი ბიოპროდუქციის იდეალური კონფიგურაცია.

Hielscher Ultrasonics – ლაბორატორიიდან პილოტამდე წარმოებამდე

Hielscher ულტრაბგერითი მოიცავს ულტრაბგერითი აღჭურვილობის მთელ სპექტრს, რომელიც გთავაზობთ კომპაქტურ ხელჩანთის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორებს, სკამპონის და საპილოტე სისტემებისთვის, აგრეთვე მძლავრი სამრეწველო ულტრაბგერითი ერთეულისთვის, რომლებიც საათში ადვილად ამუშავებენ სატვირთო დატვირთვას. როგორც მრავალმხრივი და მოქნილი ინსტალაციისა და სამონტაჟო ვარიანტებისთვის, Hielscher ულტრაბგერითი აპარატების ადვილად ინტეგრირება შესაძლებელია ყველა სახის სურათების რეაქტორებში, საკინძების ნაკრებებში ან უწყვეტი დინების საშუალებით.
სხვადასხვა აქსესუარები, აგრეთვე პერსონალურად მორგებული ნაწილები საშუალებას გაძლევთ ულტრაბგერითი კონფიგურაციის იდეალური ადაპტაცია თქვენს პროცესის მოთხოვნებთან.
24/7 ოპერაციისთვის აშენებული სრული დატვირთვის პირობებში და მძიმე პირობებში, Hielscher ულტრაბგერითი პროცესორები საიმედოა და მოითხოვს მხოლოდ დაბალ შენარჩუნებას.
ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გაძლევთ ჩვენს ულტრასონისტების სავარაუდო დამუშავების შესაძლებლობებს:

Batch მოცულობა დინების სიჩქარე რეკომენდირებული მოწყობილობები
1-დან 500 მლ-მდე 10 დან 200 მლ / წთ UP100H
10 დან 2000 მლ 20 დან 400 მლ / წთ Uf200 ः t, UP400St
01-დან 20 ლ-მდე 02-დან 4 ლ / წთ UIP2000hdT
10-დან 100 ლ 2-დან 10 ლ / წთ UIP4000hdT
na 10-დან 100 ლ / წთ UIP16000
na უფრო დიდი კასეტური UIP16000

დაგვიკავშირდით! / გვკითხე ჩვენ!

სთხოვეთ დამატებითი ინფორმაციის მისაღებად

გთხოვთ, გამოიყენოთ ქვემოთ მოცემული ფორმა, რომ მოითხოვოთ დამატებითი ინფორმაცია ულტრაბგერითი პროცესორების, აპლიკაციების და ფასის შესახებ. მოხარული ვიქნებით, რომ ჩვენთან ერთად ვიმსჯელოთ თქვენს პროცესზე და შემოგთავაზოთ ულტრაბგერითი სისტემა, რომელიც აკმაყოფილებს თქვენს მოთხოვნებს!









გთხოვთ გაითვალისწინოთ ჩვენი კონფიდენციალურობის პოლიტიკა.


Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორებს დისპერსიის, ემულსიფიკაციისა და უჯრედების მოპოვებისთვის.

ულტრაბგერითი ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორიდან ლაბორატორია to პილოტი და სამრეწველო მასშტაბი.

ლიტერატურა / ცნობები



ფაქტები Worth Knowing

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)