산업 생산에서 바이오 엔지니어링 세포의 초음파 분해

대장균과 같은 생체 공학박테리아 종뿐만 아니라 유전자 변형 포유류 및 식물 세포 유형은 생체 공학에서 분자를 발현하는 데 널리 사용됩니다. 이러한 합성 된 바이오 분자를 방출하기 위해서는 신뢰할 수있는 세포 파괴 기술이 필요합니다. 고성능 초음파는 효율적이고 신뢰할 수있는 세포 용해를위한 입증 된 방법입니다. – 쉽게 큰 처리입력으로 확장 할 수 있습니다. Hielscher 초음파는 고품질 바이오 분자의 대량을 생산하기 위해 효과적인 세포 용해를위한 고성능 초음파 장비를 제공합니다.

세포 공장에서 분자추출

광범위한 생체 분자의 생산을 위해, 다양한 엔지니어링 미생물 및 식물 세포는 미생물 세포 공장으로 사용될 수있다, 에스키치아 대장균, 바실러스 서브틸리스, 슈도모나스 푸티다, 연쇄상구, 코리네박테리움 글루타미쿰, 락토코커스 락티, 시아노박테리아, 사카로미세스 세레비시아에, 피치아 사도디스, 야로우리아 리폴리티카, 니코티아카르티아 벤티아, 니코티아티아 벤타리아, 다중 알가를 포함한다. 이러한 세포 공장은 산업 응용 을위한 식품 또는 원료로 사용되는 단백질, 지질, 생화학, 폴리머, 바이오 연료 및 oleochemicals를 생성 할 수 있습니다. 세포 공장으로 사용되는 세포는 고효율, 특이성 및 낮은 에너지 요구 사항을 달성 할 수있는 폐쇄 된 생물 반응기에서 배양됩니다.
생체 공학세포 배양으로부터 표적 분자를 분리하려면 세포 내 물질이 방출되도록 세포를 중단해야 합니다. 초음파 세포 파괴자는 세포 붕괴 및 화합물 방출을위한 매우 신뢰할 수 있고 효율적인 기술로 잘 확립되어 있습니다.

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초음파 세포 붕괴는 세균성 세포 공장에서 화합물을 분리하는 데 사용됩니다.

초음파 세포 와 같은 초음파 세포 분리기 UIP2000hdT 미생물 세포 공장에서 화합물을 분리하는 데 사용됩니다.

미생물 세포 공장은 생리활성 물질, 활성 팜세테아 성분(API), 바이오 연료, 폴리머 및 단백질과 같은 다양한 화합물의 합성에 사용되는 대사로 설계된 세포입니다. 초음파 세포 분리기는 셀 내부에서 그 귀중한 화합물의 격리에 관해서, 신뢰할 수, 빠르고 효율적입니다.

미생물 세포 공장은 다양한 귀중한 화합물의 합성에 사용되는 대사로 설계된 세포입니다. 초음파 세포 중단은 세포 내부에서 귀중한 화합물을 방출하는 효율적이고 신뢰할 수있는 방법입니다.
연구 및 그래픽: ©빌라베르데, 2010.

초음파 세포 파괴자의 장점

비열, 온화하면서도 고효율 기술인 초음파 파괴기는 세포를 lyse하고 세포 공장에서 분자의 분리에 사용되는 고품질 추출물을 생산하는 실험실 및 산업에서 사용됩니다.

세포 파괴를 위한 초음파 관제자는 왜?

  • 고효율
  • 비열, 온도 에 민감한 물질에 이상적
  • 신뢰할 수 있는 반복 가능한 결과
  • 정밀처리 제어
  • 더 큰 처리 입력으로 선형 확장 가능
  • 산업 생산 능력에 사용 가능

미생물 세포 공장의 효율적인 중단을 위한 전력 초음파

초음파 세포 파괴자의 메커니즘 및 효과 :
초음파 세포 중단은 귀중한 화합물을 풀어 놓기 위하여 신진 대사로 조작된 미생물 세포, 소위 세포 공장을 중단하기 위하여 벤치 탑 및 산업 규모에서 이용됩니다.초음파 세포 중단은 초음파의 힘을 사용했습니다. 초음파 균질화제 /세포 파괴기는 약 20 kHz의 고주파에서 진동하는 티타늄 합금으로 만든 프로브 (일명 sonotrode)가 장착되어 있습니다. 이것은 초음파 프로브가 초음파 액체에 초당 20,000 개의 진동을 결합한다는 것을 의미합니다. 액체에 결합된 초음파 파는 고압/저압 주기를 번갈아 하는 것이 특징입니다. 저압 주기 동안 액체가 팽창하고 미세한 진공 거품이 발생합니다. 이 아주 작은 기포는 더 이상 에너지를 흡수할 수 없을 때까지 몇몇 교대 압력 주기에 걸쳐 자랍니다. 이 시점에서, 캐비테이션 기포는 격렬하게 파열하고 로컬에 특별한 에너지 밀도 환경을 만듭니다. 이 현상은 음향 캐비테이션으로 알려져 있으며 국외에서 매우 높은 온도, 매우 높은 압력 및 전단 힘이 특징입니다. 이러한 전단 응력은 효율적으로 세포벽을 깨고 세포 내부와 주변 용매 사이의 질량 전달을 증가시다. 순수 기계 기술로, 초음파 생성 전단 힘은 널리 사용되며 세균 세포 붕괴뿐만 아니라 단백질 절연에 대한 권장 절차. 간단하고 빠른 세포 중단 방법으로 초음파 처리는 소형, 중형 및 대형 볼륨의 격리에 이상적입니다. Hielscher의 디지털 초음파 는 정밀한 초음파 제어를위한 설정의 명확한 메뉴를 갖추고 있습니다. 모든 초음파 처리 데이터는 기본 제공 SD 카드에 자동으로 저장되며 단순히 액세스할 수 있습니다. 초음파 분해 과정에서 외부 냉각, 맥동 모드 의 초음파 처리 등과 같은 정교한 열 방출 옵션은 이상적인 공정 온도를 유지 보수하고 추출 된 열 에 민감한 화합물의 손상성을 보장합니다.

연구는 초음파 세포 파괴 및 추출의 강점을 강조

Chemat 외 교수 (2017)는 연구에서 "초음파 보조 추출은 식품 및 천연 제품에 대한 기존의 기술에 대한 녹색및 경제적으로 실행 가능한 대안입니다. 주요 이점은 추출 및 처리 시간 감소, 사용되는 에너지 및 용매의 양, 단위 작업 및 CO입니다.2 배출량"
Gabig-Ciminska 외.(2014)는 DNA를 방출하기 위해 포자의 용액에 대한 연구에서 고압 균질화및 초음파 세포 dsintegrator를 사용했습니다. 두 세포 중단 방법을 비교, 연구 팀은 포자 DNA에 대한 세포 용액에 관한 결론, "분석은 고압 균질화에서 세포 용액을 사용하여 수행되었습니다. 그 후, 우리는 초음파 세포 중단이 목적을 위해 뛰어난 장점을 가지고 있음을 깨달았다. 그것은 오히려 빠르며 작은 샘플 볼륨에 대해 처리 할 수 있습니다." (가빅 시민스카 외, 2014)

4000와트 강력한 초음파 프로세서 UIP4000hdT는 표적 분자를 방출하기 위해 생체 공학적 세포(즉, 세포 공장)를 방해하는 데 사용됩니다.

산업용 초음파 세포 분리기 UIP4000hdT (4000W, 20kHz) 미생물 세포 공장에서 합성 된 화합물의 지속적인 인라인 격리 및 정제를 위해.

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식품 생산을 위한 세포 공장의 생체 분자

미생물 세포 공장은 박테리아, 효모, 곰팡이 등과 같은 미생물미생물의 대사 바이오 엔지니어링에 의한 토착 및 비토착 대사산물의 높은 수율을 생산하기 위해 미생물을 이용한 실행 가능하고 효율적인 생산 방법론이다. 대량 효소는 예를 들어 아스퍼길러스 오리자, 곰팡이 및 박테리아로 미생물 auch를 사용하여 생산됩니다. 그 대량 효소는 음식과 음료 생산뿐만 아니라 농업, 바이오 에너지 및 가정 관리에 사용됩니다.
아세토박터 자일리눔과 글루코나세토박터 자일리누스와 같은 특정 박테리아는 나노섬유가 상향식 공정에서 합성되는 발효 과정에서 셀룰로오스를 생산합니다. 세균세포로오스(미생물 셀룰로오스라고도 함)는 식물셀룰로오스와 화학적으로 동등하지만, 높은 수준의 결정성과 높은 순도(리그닌, 헤미셀룰로오스, 펙틴 및 기타 생원성분이 함유되지 않은) 셀룰로오스 나노섬유-직조 3차원(3D) 재추형 네트워크의 독특한 구조를 갖는다. (2020년 종) 식물 유래 셀룰로오스에 비해 세균 셀룰로오스는 더 지속 가능하며 셀룰로오스가 생산된 것은 복잡한 정화 단계를 필요로 하지 않는 순수하다. NaOH 또는 SDS(나트륨 도데킬 황산염)를 이용한 초음파 및 용매 추출은 세균 세포로부터 세균셀룰로오스의 분리에 매우 효과적입니다.

제약 및 백신 생산을 위한 세포 공장의 생체 분자

세포 공장에서 파생 된 가장 눈에 띄는 제약 제품 중 하나는 인간의 인슐린. 생체 공학인슐린 생산을 위해, 주로 대장균과 사카로미세스 세레비시아가 사용됩니다. 바이오 합성 나노 크기의 분자는 높은 생체 적합성을 제공하기 때문에 페리틴과 같은 생물학적 나노 입자는 수많은 바이오 제조 응용 분야에 유리합니다. 추가적으로, 신진 대사로 조작된 미생물의 생산은 종종 얻어진 수율에서 훨씬 더 효과적이다. 예를 들어, artemisinic 산의 생산, 레스베라트롤 및 리코펜은 수백 배로 10배 증가했으며 이미 설립되어 있거나 산업 규모의 생산으로 개발 중입니다. (참조. 리우 외; 마이크로브. 셀 팩트. 2017)
예를 들어, 페리틴 및 바이러스와 같은 입자와 같은 자가 조립 특성을 가진 단백질 기반 나노 크기의 생체 분자는 병원균의 크기와 구조를 모방하고 면역 세포와의 상호 작용을 촉진하기 위해 항원의 표면 결합에 적합하기 때문에 백신 개발에 특히 흥미롭습니다. 이러한 분자는 특정 표적 분자를 생성하는 소위 세포 공장(예를 들어, 대장균 균주)에서 발현된다.

초음파 용 해류 및 페리틴 방출을위한 대장균 BL21의 프로토콜

페리틴은 단백질로, 1차 기능은 철분 저장입니다. 페리틴은 백신 전달 차량(예: SARS-Cov-2 스파이크 단백질)으로 사용되는 백신에서 자체 조립 나노 입자로서 유망한 기능을 보여줍니다. 태양 등의 과학적 연구. al. (2016)는 재조합 페리틴이 낮은 NaCl 농도(≤50 mmol/L)에서 에슈리치아 대장균으로부터 용해성 형태로 방출될 수 있음을 보여준다. 대장균 BL21에서 페리틴을 발현하고 페틴을 방출하기 위해 다음 프로토콜이 성공적으로 적용되었다. 재조합 pET-28a/페리틴 플라스미드는 대장균 BL21(DE3) 균주로 변형되었다. 페리틴 E 대장균 BL21(DE3) 세포는 37°C에서 0.5% 카나마이신으로 LB 성장 매체에서 배양되었으며 0.4%의 이소프로필-β-D-D-티오갈라크토피라노사이드에서 37°C로 0.4%의 OD600에서 유도하였다. 최종 배양은 4°C에서 10분 동안 8000g의 원심분리에 의해 수확되었고 펠릿을 수집하였다. 이어서, 펠릿은 LB 매체(NaCl 1%, 타이포온 1%, 효모 추출물 0.5%) /용해 완충액(20mmol/L Tris, 50mmol/L NaCl, 1mmol/L EDTA, pH 7.6) 및 NaCl 용액(0, 50, 100, 100, 100, 100, 170/30)의 다른 농도로 재주하였다. 세균성 세포 용해의 경우, 초음파 처리는 펄스 모드로 적용되었습니다: 예를 들어, 초음파 검사기 UP400St 100% 진폭으로 5초 ON, 10초 OFF, 40사이클)을 한 다음 4°C에서 15분 동안 10 000g에서 원심분리됩니다. 상피및 침전은 나트륨 도데실 황산폴리아크릴아미드 겔 전기포에 의해 분석되었다(SDS-PAGE). 모든 나트륨 도데딜 황산염 염색 젤은 고해상도 스캐너로 스캔되었습니다. 젤 이미지는 매직 케미 1D 소프트웨어를 사용하여 분석되었다. 최적의 선명도를 위해 단백질 밴드는 매개 변수를 조정하여 검출되었습니다. 대역에 대한 데이터는 기술적 인 삼중에서 생성되었습니다. (2016년 일)

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세포 공장의 산업 용해를위한 초음파 세포 파괴기

초음파 리시스 및 추출은 세포 공장에서 대사 산물을 방출하여 표적 분자의 효과적인 생산을 지원하는 신뢰할 수 있고 편안한 방법입니다. 초음파 세포 파괴기는 실험실에서 산업 크기로 사용할 수 있으며 공정은 완전히 선형으로 확장 될 수 있습니다.
Hielscher 초음파는 고성능 초음파 파괴기의 유능한 파트너이며 벤치 탑 및 산업 환경에서 초음파 시스템을 이식하는 분야에서 오랜 경험을 보유하고 있습니다.
Hielscher 초음파 는 브라우저 제어를 통해 원격으로 제어 할 수 있습니다. 초음파 처리 매개 변수를 모니터링하고 공정 요구 사항에 맞게 정확하게 조정할 수 있습니다.정교한 하드웨어 및 소프트웨어에 관해서, Hielscher 초음파 세포 중단 시스템은 최적의 공정 제어, 쉬운 작동 및 사용자 친화성에 대한 모든 요구 사항을 충족합니다. Hielscher 초음파 의 고객과 사용자는 Hielscher 초음파 세포 파괴기 및 추출기가 정확한 공정 모니터링 및 제어를 허용하는 이점을 소중히 합니다. – 디지털 터치 디스플레이 및 브라우저 리모컨을 통해. 모든 중요한 초음파 처리 데이터(예: 순 에너지, 총 에너지, 진폭, 지속 시간, 온도, 압력)는 통합 SD 카드에 CSV 파일로 자동으로 저장됩니다. 이를 통해 재현 가능하고 반복가능한 결과를 얻을 수 있으며 공정 표준화뿐만 아니라 우수 제조 관행(cGMP)의 이행을 용이하게 합니다.
물론 Hielscher 초음파 프로세서는 전체 부하하에서 24/7 작동을 위해 제작되므로 산업 생산 환경에서 안정적으로 작동할 수 있습니다. 높은 견고성과 낮은 유지 보수로 인해 초음파 장비의 가동 중지 시간이 정말 낮습니다. CIP(클린인 플레이스)와 SIP(소독제)는 특히 모든 습식 부품이 부드러운 금속 표면(숨겨진 오리피스 또는 노즐 없음)이기 때문에 힘든 세척을 최소화합니다.

아래 표는 초음파 장비의 대략적인 처리 용량을 보여줍니다.

일괄 볼륨 유량 권장 장치
1 ~ 500mL 10 ~ 200mL / min UP100H
10 ~ 2000mL 20 ~ 400 mL / min UP200Ht, UP400St
0.1 ~ 20L 0.2 ~ 4L / min UIP2000hdT
10 ~ 100L 2 ~ 10L / min UIP4000hdT
N.A. 10 ~ 100L / min UIP16000
N.A. 더 큰 의 클러스터 UIP16000

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초음파 프로세서, 응용 프로그램 및 가격에 대한 추가 정보를 요청하려면 아래 양식을 사용하십시오. 우리는 당신과 당신의 프로세스를 토론하고 당신에게 당신의 요구 사항을 충족하는 초음파 시스템을 제공 하게되어 기쁩니다!









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초음파 고전기 균질화는 실험실, 벤치 탑, 파일럿 및 산업 처리에 사용됩니다.

Hielscher 초음파는 실험실, 파일럿 및 산업 규모의 응용 프로그램, 분산, 에멀화 및 추출을 위한 고성능 초음파 균질화를 제조합니다.



문학 / 참고 문헌

알만한 가치가있는 사실

소노 바이오 반응기

초음파는 세포 내 화합물을 방출하기 위해 세포를 방해하기 위해 한 손에 사용되지만, 온화한 진폭 및 / 또는 맥동 초음파 버스트와 함께 적용, 초음파 처리는 크게 생명 공학 프로세스를 증폭 생물 반응기에서 미생물, 식물 및 동물 세포의 신진 대사 생산성을 향상시킬 수 있습니다. 초음파 프로브는 살아있는 생체 촉매의 효율성을 강화하기 위해 생물 반응기 (소위 소노 생물 반응기)에 단순히 통합 될 수 있습니다. Hielscher 초음파 는 살아있는 세포의 높은 촉매 변환으로 최적으로 미세 조정 될 수있는 정밀하게 제어 된 초음파 조건을 허용합니다. 초음파 반응기용 Hielscher 초음파 프로브와 초음파 향상 바이오 카탈리시스의 효과에 대해 자세히 알아보십시오!

세포 공장과 대사 산물의 합성

다른 미생물은 유사한 대사 산물을 합성할 수 있습니다, 예를 들어, 아미노산 코리네박테리움의 생산을 위해, Brevibacterium, 및 에슈리치아 대장균이 성공적으로 사용되었습니다; 비타민 해는 프로피오니박테리움과 슈도모나스를 사용하여 합성되었다; 유기산은 아스퍼길러스, 유산균, 리조푸스에서 추출됩니다. 효소는 아스퍼길러스와 바실러스에 의해 만들어질 수 있는 동안; 항생제는 연쇄상 구균과 페니실륨에 의해 생성될 수 있습니다; 생물 계활성제의 생산을 위해 일반적으로 형성 된 슈도모나스, 바실러스 및 유산 균세포는 세포 공장으로 사용됩니다.

대장균을 미생물 세포 공장으로

박테리아 대장균과 그 수많은 균주는 널리 사용되는 분자 생물학 ans는 재조합 단백질, 바이오 연료 및 기타 다양한 화학 물질의 생산을 위해 미생물 세포 공장으로 사용되는 최초의 효율적인 세포 모델 중 하나로 되고있다. 대장균은 바이오 엔지니어링 및 유전자 변형에 의해 개선 된 여러 화합물을 생산하는 자연적인 능력을 특징으로합니다. 예를 들어, 이종 효소를 전송함으로써, 수많은 제품을 생산하는 E.coli의 기능이 새로운 생합성 경로를 개발하기 위해 수정되었습니다.
(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.)

미생물 세포 공장으로 연쇄상 구균

연쇄상 구균은 actinomycetes의 가장 큰 그룹입니다; 연쇄상 구균 종은 수생 및 지상 생태계에서 널리 퍼져 있습니다. 연쇄상 구균 속의 구성원은 생체 분자와 생리 활성 이차 대사 산물의 엄청난 수를 생산하는 그들의 능력 때문에 상업적 관심사입니다. 테트라사이클린, 아미노글리코사이드, 매크로리드, 클로람페니콜 및 리파마이신과 같은 임상적으로 유용한 항생제를 생산합니다. 또한, 연쇄상 구균은 항암, 면역 자극, 면역 억제, 항산화제, 살충제 및 광범위한 의료 및 농업 응용 분야의 항기생충 제를 포함한 다른 매우 가치있는 의약품을 생산합니다.
연쇄상 구균 종은 L-아스파라지나아제, 소변및 콜레스테롤 산화효소를 포함하여 의학적으로 중요한 효소의 범위를 생성합니다. 많은 액티노마이세테는 셀룰라아제, 치티나아제, 키토사나제, α 아밀라제, 프로테아제 및 리파아제로서 산업적으로 중요한 효소를 생산할 수 있습니다. 많은 actinomycetes 합성 색상의 잠재적으로 좋은 대안 다른 안료를 생산할 수 있습니다. 연쇄상 구균 종은 생체 유화제 및 생물 계면활성제를 포함한 활성 표면 생체 분자를 생성 할 수있는 큰 능력을 가지고 있습니다. 항당뇨병 성 심근은 미생물 발효를 통해 연쇄상 구균균에 의해 생산되었다. 연쇄상 구균의 종은 pravastatin 같이 콜레스테롤 합성 억제제를 합성하는 기능을 보여주었습니다. 최근에는 연쇄상 구균 종은 나노 입자 합성을위한 환경 친화적 인 "나노 공장"으로 사용될 수 있습니다. 일부 연쇄상 구균 종은 비타민 B12 생산을 위한 유망한.
(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.)


고성능 초음파! Hielscher의 제품 범위는 벤치 탑 유닛을 통해 소형 실험실 초음파 처리기에서 풀 산업 초음파 시스템에 이르기까지 전체 스펙트럼을 다룹니다.

Hielscher 초음파는 고성능 초음파 균질화기를 제조합니다. 산업 규모.