Hielscher ультрадыбыстық технологиясы

Biosynthetic Production of Human Milk Oligosaccharides

Ферменттеу немесе ферментативті реакциялар арқылы адам сүтіндегі олигосахаридтердің (HMO) биосинтезі күрделі, көп тұтынатын және аз өнімді процесс. Ultrasonication жасуша өсуі мен метаболизмді ынталандыратын субстрат пен жасушалық зауыттар арасындағы масса алмасуды арттырады. Осылайша, ультрадыбыспен ашытқы мен биохимиялық процестерді күшейтеді, нәтижесінде ГМО тез және тиімді өндіріледі.

Олигосахаридтер адам сүті

Адамның сүтіндегі олигосахаридтер (HMO), ол адамның сүт гликандары деп те аталады, олигосахаридтер тобына кіретін қант молекулалары. ГМО-ның көрнекті мысалдарына 2'-фукозиллактоза кіреді (2)′-FL), лакто-N-неотетраоза (LNnT), 3'-галактозиллактоза (3)′-GL) және дифукосиллактоза (DFL).
Адамның емшек сүті әр түрлі 150 ХМО құрылымынан тұрады, тек 2′-фукозиллактоза (2′-FL) және лакто-N-неотетраоза (LNnT) қазіргі уақытта коммерциялық деңгейде өндіріліп, нәресте формуласында тағамдық қоспалар ретінде қолданылады.
Адам сүтіндегі олигосахаридтер (HMO) нәресте тамақтануындағы маңыздылығымен танымал. Адам сүтіндегі олигосахаридтер - нәрестелер ішегіндегі пребиотиктер, антисептикалық микробтарға қарсы және иммуномодуляторлар ретінде қызмет ететін және мидың дамуына айтарлықтай ықпал ететін қоректік заттардың ерекше түрі. ГМО тек адамның емшек сүтінде кездеседі; басқа сүтқоректілердің сүтінде (мысалы, сиыр, ешкі, қой, түйе және т.б.) олигосахаридтердің ерекше формасы жоқ.
Адам сүтіндегі олигосахаридтер - бұл адам сүтіндегі ерітілген, эмульсияланған немесе суспензия түрінде болуы мүмкін үшінші қатты компонент. Лактоза мен май қышқылдары - бұл адам сүтінде кездесетін ең қатты заттар. ХМО 0,35–0,88 унция (9.9–24.9 г) / Л. концентрациясында болады. Адам сүтінің олигосахаридтері шамамен 200 құрылымдық түрде белгілі. Барлық әйелдердің 80% -ында басым олигосахарид 2 құрайды′- шамамен 2,5 г / л концентрациядағы адамның емшек сүтінде болатын фукозиллактоза.
ХМО сіңірілмегендіктен, олар тамақтануға калориялық ықпал етпейді. Тұндырылмайтын көмірсулар бола отырып, олар пребиотиктер ретінде қызмет етеді және ішек микрофлорасымен, әсіресе бифидобактериялармен іріктеледі.

Олигосахаридтердің адам сүтіндегі денсаулыққа пайдасы (HMO)

  • нәрестелердің дамуына ықпал ету
  • мидың дамуы үшін маңызды
  • қабынуға қарсы және
  • асқазан-ішек жолындағы адгезивтік әсер
  • ересектердегі иммундық жүйені қолдайды
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

а Ультрадыбыстық процессор UIP2000hdT масса алмасуды арттырады және HMO сияқты биосинтезделген биологиялық молекулалардың көбірек өнімділігі үшін жасушалық зауыттарды белсендіреді

Ақпараттық сұрау




Біздің ескеріңіз құпиялылық саясаты.


Адам сүтіндегі олигосахаридтердің биосинтезі

Жасушалық зауыттар мен ферментативті / химиялық ферментативті жүйелер - бұл HMO синтезінде қолданылатын қазіргі технологиялар. HMO-ны өндірістік масштабта шығару үшін микробты жасушалық зауыттардың ашытуы, биохимиялық синтез және әртүрлі ферментативті реакциялар HMO биоөндірісінің мүмкін әдісі болып табылады. Экономикалық себептерге байланысты микробты жасушалық фабрикалар арқылы био-синтез қазіргі уақытта ХМО-ның өнеркәсіптік өндіріс деңгейінде қолданылатын жалғыз әдіс болып табылады.

Микробты жасуша фабрикаларын қолданып HMO ашыту

E.coli, Saccharomyces cerevisiae және Lactococcus lactis - бұл HMO сияқты биологиялық молекулалардың биопрепаратын өндіруде жиі қолданылатын жасуша зауыттары. Ферментация - бұл субстратты мақсатты биологиялық молекулаларға айналдыру үшін микроорганизмдерді қолданатын биохимиялық процесс. Микробтық жасушалық зауыттар қарапайым қанттарды субстрат ретінде пайдаланады, оларды ГМО-ға айналдырады. Қарапайым қанттар (мысалы, лактоза) мол, арзан субстрат болғандықтан, бұл био-синтез процесін үнемді етеді.
Өсуге және биоконверсия жылдамдығына негізінен микроорганизмдерге қоректік заттардың (субстрат) жаппай ауысуы әсер етеді. Массаның берілу жылдамдығы - ашыту кезінде өнім синтезіне әсер ететін негізгі фактор. Ultrasonication жаппай ауысуға ықпал ететіні белгілі.
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.

Ультрадыбыстық әдіспен ашыту

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.
Нақты бақыланатын, жұмсақ ультрадыбыспен ашыту процестерін күшейтетіні белгілі.
Ультрадыбыспен «тірі жасушалар қатысатын көптеген биопроцестердің өнімділігі жақсарады, субстраттың сіңірілуін жақсарту, жасушаның кеуектілігін арттыру және жасуша компоненттерінің ықтимал шығарылуы арқылы өсу немесе өсу». (Навена және басқалар, 2015)
Read more about ultrasonically-assisted fermentation!
Ультрадыбыстық күшейтілген ашытудың артықшылықтары

  • өнімділікті арттыру
  • Жедел ашыту
  • Жасушаларға тән стимуляция
  • Жетілдірілген субстрат Uptake
  • Жасушаның кеуектілігі жоғарылайды
  • оңай жұмыс істейді
  • Қауіпсіз
  • Қарапайым ретро-фитинг
  • сызықтық кеңею
  • Пакеттік немесе InIine өңдеу
  • жылдам RoI

Навена және т.б. (2015) ультрадыбыстық интенсивтендіру биопроцесс кезінде бірнеше артықшылықтар беретінін, соның ішінде емдеуді жақсартудың басқа нұсқаларына қарағанда төмен операциялық шығындар, жұмыстың қарапайымдылығы және қуаттың қарапайым талаптары бар екенін анықтады.

Agitated ultrasonic tank (sono-bioreactor) for batch processing

8 кВт ультрадыбыстық және агитаторы бар сыйымдылық

Жоғары өнімді ультрадыбыстық ашыту реакторлары

Ферментация процестеріне бактериялар немесе ашытқы сияқты тірі микроорганизмдер қатысады, олар жасушалық зауыт ретінде жұмыс істейді. Ультрадыбыспен масса алмасуды ынталандыру және микроорганизмнің өсуі мен конверсия жылдамдығын жоғарылату үшін қолданылатынына қарамастан, ультрадыбыстық қарқындылықты дәл бақылау өте маңызды, бұл жасуша зауыттарының жойылуын болдырмайды.
Hielscher ультрадыбыстық зерттеуі жоғары өнімді ашықтық өнімділігін қамтамасыз ету үшін дәл бақыланатын және бақыланатын жоғары өнімді ультрадыбыстық аппараттарды жобалау, өндіру және тарату саласындағы маман болып табылады.
Hielscher Ультрадыбыспен ультрадыбыстық процесс параметрлерін дәл бақылау' интеллектуалды бағдарламалық қамтамасыз етуТехнологиялық бақылау жоғары өнімділік пен жоғары сапа үшін ғана маңызды емес, нәтижелерді қайталауға және көбейтуге мүмкіндік береді. Әсіресе, егер клетка зауыттарын ынталандыруға келетін болсақ, ультрадыбыспен параметрлерді жасушаларға бейімдеу жоғары өнімділікке қол жеткізу және жасуша деградациясын болдырмау үшін қажет. Сондықтан, Hielscher ультрадыбыстық аппараттарының барлық сандық модельдері ультрадыбыспен параметрлерін реттеуге, бақылауға және қайта қарауға мүмкіндік беретін ақылды бағдарламалық жасақтамамен жабдықталған. Мұндай амплитуда, температура, қысым, ультрадыбыс ұзақтығы, баж циклдері және энергия кірісі сияқты ультрадыбыстық процестің параметрлері ашыту арқылы HMO өндірісін жылжыту үшін өте маңызды.
Hielscher ультрадыбыстық қондырғыларының ақылды бағдарламалық жасақтамасы біріктірілген SD-картадағы барлық маңызды параметрлерді автоматты түрде тіркейді. Ультрадыбыспен өңдеу процесінің автоматтандырылған жазбасы жақсы өндірістік практика (GMP) үшін талап етілетін процесті стандарттау мен репродукция / қайталанушылық үшін негіз болып табылады.

Hielscher Ультрадыбыспен Cascatrode

cascatrodeTM ультрадыбыстық ағынды жасуша реакторында

Ашытуға арналған ультрадыбыстық ректорлар

Hielscher Ультрадыбыспен 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.
Ультрадыбыстық сонотродтың реакциялық ыдыста орналасуы ортадағы кавитация мен микро ағымның таралуына әсер ететіні белгілі. Sonotrode және ультрадыбыстық реакторды жасушалық сорпаның өңдеу көлеміне сәйкес таңдау керек. Ультрадыбыспен пакетте де, үздіксіз режимде де жүргізуге болатынына қарамастан, жоғары өндіріс көлемдері үшін үздіксіз ағынды қондырғыны пайдалану ұсынылады. Ультрадыбыстық ағынды жасушадан өтіп, барлық жасуша ортасы ең тиімді емдеуді қамтамасыз ететін ультрадыбыспен дәл сол әсерге ие болады. Hielscher ультрадыбыстық ультрадыбыстық зондтар мен ағынды жасуша реакторларының кең спектрі идеалды ультрадыбыстық биопроцесс қондырғыларын жинауға мүмкіндік береді.

Hielscher Ультрадыбыспен – Зертханадан бастап пилотқа дейін

Hielscher Ультрадыбыспен ультрадыбыстық қондырғылардың толық спектрін қамтиды, ол станоктар мен пилоттық жүйелерге үлгілерді дайындауға арналған ықшам қолмен жасалған ультрадыбыстық гомогенизаторларды, сонымен қатар сағатына жүк машиналарын оңай өңдейтін қуатты өнеркәсіптік ультрадыбыстық қондырғыларды ұсынады. Орнату және монтаждау нұсқаларында жан-жақты және икемді бола отырып, Hielscher ультрадыбыстық қондырғыларын кез-келген түрдегі пакеттік реакторларға, қоректенетін пакеттерге немесе үздіксіз ағынды қондырғыларға біріктіруге болады.
Әр түрлі аксессуарлар, сондай-ақ дайындалған бөлшектер сіздің ультрадыбыстық қондырғыңызды процестің қажеттіліктеріне өте жақсы бейімдеуге мүмкіндік береді.
Толық жүктеме мен ауыр жүктеме жағдайында тәулік бойы жұмыс істеуге арналған, Hielscher ультрадыбыстық процессорлары сенімді және тек төмен техникалық қызмет көрсетуді қажет етеді.
Төменде келтірілген кестеде біздің ультрадыбыстық құрылғыларымыздың шамамен өңдеу қуаттылығы көрсетіледі:

илеудің көлемі Ағынның жылдамдығы Ұсынылған құрылғылар
1-ден 500 млн 10 - 200мл / мин UP100H
10-дан 2000мл 20-дан 400мл / мин Uf200 ः T, UP400St
0.1 - 20L 0.2 - 4L / мин UIP2000hdT
10-нан 100 литрге дейін 2-ден 10 л / мин UIP4000hdT
na 10-нан 100 л / мин дейін UIP16000
na үлкенірек кластерлік UIP16000

Бізбен хабарласыңы! / Алам!

Қосымша ақпарат сұраңыз

Ультрадыбыстық процессорлар, қосымшалар және олардың бағасы туралы қосымша ақпарат алу үшін төмендегі форманы қолданыңыз. Біз сіздермен сіздің процесті талқылауға және сізге жауап беретін ультрадыбыстық жүйені ұсынуға қуаныштымыз!









Біздің ескеріңіз құпиялылық саясаты.


Hielscher Ультрадыбыспен дисперсия, эмульсия және жасуша алу үшін жоғары тиімді ультрадыбыстық гомогенизаторлар шығарады.

Жоғары қуатты ультрадыбыстық гомогенизаторлар Зертхана дейін ұшқыш және Индустриялық ауқымы.

Әдебиеттер / сілтемелер



Біле Worth фактілері

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)