Bioinženierijas šūnu ultraskaņas līze rūpnieciskajā ražošanā

Bioinženierijas baktēriju sugas, piemēram, E. coli, kā arī ģenētiski modificēti zīdītāju un augu šūnu tipi tiek plaši izmantoti biotehnoloģijās, lai izteiktu molekulas. Lai atbrīvotu šīs sintezētās biomolekulas, ir nepieciešama uzticama šūnu traucējumu tehnika. Augstas veiktspējas ultrasonication ir pierādīta metode efektīvai un uzticamai šūnu līzei – viegli mērogojamas lielām caurlaidēm. Hielscher Ultrasonics piedāvā augstas veiktspējas ultraskaņas iekārtas efektīvai šūnu līzei, lai ražotu lielu daudzumu augstas kvalitātes biomolekulu.

Molekulu ekstrakcija no šūnu rūpnīcām

Lai ražotu plašu biomolekulu klāstu, kā mikrobu šūnu rūpnīcas var izmantot dažādus inženierijas mikrobus un augu šūnas, tostarp Escherichia coli, Bacillus subtilis, Pseudomonas putida, Streptomyces, Corynebacterium glutamicum, Lactococcus lacti, Cyanobacteria, Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris, Yarrowia lipolytica, Nicotiana benthamiana un aļģes. Šīs šūnu rūpnīcas var ražot olbaltumvielas, lipīdus, bioķīmiskās vielas, polimērus, biodegvielu un tauku ķīmiskas vielas, ko izmanto kā pārtiku vai izejvielas rūpnieciskiem lietojumiem. Šūnas, ko izmanto kā šūnu rūpnīcas, tiek kultivētas slēgtos bioreaktos, kur tās var sasniegt augstu efektivitāti, specifiskumu un zemas enerģijas prasības.
Lai izolētu mērķa molekulas no bioinženierijas šūnu kultūrām, šūnas ir jāizjauc tā, lai tiktu atbrīvots intracelulārais materiāls. Ultraskaņas šūnu traucētāji ir labi izveidoti kā ļoti uzticama un efektīva šūnu sadalīšanās un savienojuma atbrīvošanas tehnika.

Informācijas pieprasījums




Ņemiet vērā, ka mūsu Privātuma politika.


Ultraskaņas šūnu sairšana tiek izmantota, lai izolētu savienojumus no baktēriju šūnu rūpnīcām.

Ultraskaņas šūnu dezintegratori , piemēram, UIP2000hdT izmanto, lai izolētu savienojumus no mikrobu šūnu rūpnīcām.

Mikrobu šūnu rūpnīcas ir metaboliski inženierijas šūnas, ko izmanto dažādu savienojumu, piemēram, bioaktīvo vielu, aktīvo pharmceuju sastāvdaļu (API), biodegvielu, polimēru un proteīnu sintēzei. Ultraskaņas šūnu dezintegratori ir uzticami, ātri un efektīvi, kad runa ir par šo vērtīgo savienojumu izolāciju no šūnu interjera.

Mikrobu šūnu rūpnīcas ir metaboliski izstrādātas šūnas, ko izmanto dažādu vērtīgu savienojumu sintēzei. Ultraskaņas šūnu traucējumi ir efektīva un uzticama metode, lai atbrīvotu vērtīgos savienojumus no šūnu interjera.
pētījums un grafika: ©Villaverde, 2010.

Ultraskaņas šūnu traucējumusoru priekšrocības

Kā netermiska, viegla, bet ļoti efektīva tehnoloģija ultraskaņas disruptori tiek izmantoti laboratorijā un rūpniecībā, lai šķeļotu šūnas un ražotu augstas kvalitātes ekstraktus, piemēram, ko izmanto molekulu izolēšanai no šūnu rūpnīcām.

Kāpēc ultraskaņas aparāti šūnu traucējumiem?

  • Augsti efektīvs
  • Netermisks, ideāli piemērots temperatūras jutīgām vielām
  • Uzticami, atkārtojami rezultāti
  • Precīza apstrādes kontrole
  • Lineāra mērogojama līdz lielākām caurlaidēm
  • Pieejams rūpnieciskās ražošanas jaudām

Power-Ultraskaņa efektīvai mikrobu šūnu rūpnīcu pārtraukšanai

Ultraskaņas šūnu traucējumu mehānisms un ietekme:
Ultraskaņas šūnu traucējumi tiek izmantoti stenda un rūpnieciskā mērogā, lai izjauktu metaboliski inženierijas mikrobu šūnas, tā sauktās šūnu rūpnīcas, lai atbrīvotu vērtīgus savienojumus.Ultraskaņas šūnu traucējumi izmantoja ultraskaņas viļņu jaudu. Ultraskaņas homogenizators / šūnu traucētājs ir aprīkots ar zondi (arī sonotrode), kas izgatavota no titāna sakausējuma, kas svārstās ar augstu frekvenci aptuveni 20 kHz. Tas nozīmē, ka ultraskaņas zonde savieno 20 000 vibrācijas sekundē skaņas šķidrumā. Ultraskaņas viļņi, kas savienoti šķidrumā, raksturo mainīgi augstspiediena / zema spiediena cikli. Zema spiediena cikla laikā šķidrums paplašinās un rodas minūtes vakuuma burbuļi. Šie ļoti mazie burbuļi aug vairākos mainīgos spiediena ciklos, līdz tie nevar absorbēt papildu enerģiju. Šajā brīdī KAVITĀCIJAS burbuļi spēcīgi izgāzies un lokāli rada neparastu enerģēzīgu vidi. Šī parādība ir pazīstama kā akustiskā kavitācija, un to raksturo lokāli ļoti augsta temperatūra, ļoti augsts spiediens un bīdes spēki. Šīs bīdes spriegumi efektīvi salauž šūnu sienas un palielina masas pārnesi starp šūnu iekšpusi un apkārtējo šķīdinātāju. Kā tīri mehāniska tehnika ultrasoniski radītie bīdes spēki tiek plaši izmantoti un ieteicamā procedūra baktēriju šūnu traucējumiem, kā arī olbaltumvielu izolācijai. Kā vienkārša un ātra šūnu traucējumu metode ultraskaņas apstrāde ir ideāli piemērota mazu, vidēju un lielu apjomu izolēšanai. Hielscher digitālie ultrasonikatori ir aprīkoti ar skaidru iestatījumu izvēlni precīzai ultraskaņas kontrolei. Visi ultraskaņas dati tiek automātiski saglabāti iebūvētā SD kartē un ir vienkārši pieejami. Sarežģītas siltuma izkliedēšanas iespējas, piemēram, ārējā dzesēšana, ultraskaņas apstrāde puls režīmā utt. Ultraskaņas dezintegrācijas procesa laikā nodrošina ideālas procesa temperatūras uzturēšanu un tādējādi ekstrahēto siltumjutīgo savienojumu neskartību.

Pētījumi uzsver ultraskaņas šūnu traucējumu un ekstrakcijas stiprās puses

Prof. Chemat et al. (2017) savā pētījumā atsāk, ka "ekstrakcija ar ultraskaņu ir zaļa un ekonomiski dzīvotspējīga alternatīva tradicionālajām pārtikas un dabīgo produktu metodēm. Galvenie ieguvumi ir ekstrakcijas un apstrādes laika samazināšanās, izmantotās enerģijas un šķīdinātāju daudzums, vienības darbības un CO2 emisijas."
Gabig-Ciminska et al. (2014) savā pētījumā par sporu šķēlu izmantoja augstspiediena homogenizatoru un ultraskaņas šūnu dsintegratoru, lai atbrīvotu DNS. Salīdzinot abas šūnu traucējumu metodes, pētnieku grupa secina, ka attiecībā uz šūnu līzes sporu DNS " analīze ir veikta, izmantojot šūnu līzātus no augstspiediena homogenizācijas. Pēc tam mēs sapratām, ka ultraskaņas šūnu traucējumiem ir izcilas priekšrocības šim nolūkam. Tas ir diezgan ātri un to var apstrādāt nelieliem paraugu tilpumiem." (Gabig-Ciminska et al., 2014)

4000 vatu jaudīgais ultraskaņas procesors UIP4000hdT tiek izmantots, lai izjauktu bioinženierijas šūnas (t.i., šūnu rūpnīcas), lai atbrīvotu mērķa molekulas.

Rūpnieciskais ultraskaņas šūnu dezintegrators UIP4000hdT (4000W, 20kHz) sintezēto savienojumu nepārtrauktai izolācijai un attīrīšanai no mikrobu šūnu rūpnīcām.

Informācijas pieprasījums




Ņemiet vērā, ka mūsu Privātuma politika.


Biomolekulas no šūnu rūpnīcām pārtikas ražošanai

Mikrobu šūnu rūpnīcas ir dzīvotspējīga un efektīva ražošanas metodika, kurā mikroorganismi tiek izmantota, lai iegūtu augstu vietējo un svešo metabolītu ražu, veicot mikrobu mikroorganismu, piemēram, baktēriju, raugu, sēnīšu u.c. metabolismu bioinženierijas rezultātā. Nefasētus fermentus ražo, piemēram, izmantojot mikroorganismus, piemēram, Aspergillus oryzae, sēnītes un baktērijas. Šos beztaras fermentus izmanto pārtikas un dzērienu ražošanai, kā arī lauksaimniecībai, bioenerģijai un mājsaimniecības aprūpei.
Dažas baktērijas, piemēram, Acetobacter xylinum un Gluconacetobacter xylinus, fermentācijas procesā ražo celulozi, kur nanošķiedras tiek sintezētas augšupējā procesā. Baktēriju celuloze (pazīstama arī kā mikrobu celuloze) ir ķīmiski līdzvērtīga augu celulozei, bet tai ir augsta kristāliskuma pakāpe un augsta tīrības pakāpe (bez lignīna, hemicelulozes, pektīna un citiem biogēniem komponentiem), kā arī unikāla celulozes nanošķiedras austa trīsdimensiju (3D) retikulētā tīkla struktūra. (sal. ar Zhong, 2020) Salīdzinot ar augu izcelsmes celulozi, baktēriju celuloze ir ilgtspējīgāka, un saražotā celuloze ir tīra, un nav nepieciešami sarežģīti attīrīšanas posmi. Ultrasonication un šķīdinātāja ekstrakcija, izmantojot NaOH vai SDS (nātrija dodecilsulfāts), ir ļoti efektīva baktēriju celulozes izolācijai no baktēriju šūnām.

Biomolekulas no šūnu rūpnīcām farmācijas un vakcīnu ražošanai

Viens no ievērojamākajiem farmaceitiskajiem produktiem, kas iegūts no šūnu rūpnīcām, ir cilvēka insulīns. Bioinženierijas insulīna ražošanai galvenokārt izmanto E. coli un Saccharomyces cerevisiae. Tā kā biosintezētas nanoizmēra molekulas piedāvā augstu biosaderību, bioloģiskās nanodaļiņas, piemēram, feritīns, ir izdevīgas daudziem bioražošanas lietojumiem. Turklāt vielmaiņas inženierijas mikrobu ražošana bieži vien ir ievērojami efektīvāka iegūtajā ražā. Piemēram, arteminīnskābes, resveratrola un likopēna ražošana ir palielinājusies desmitkārtīgi līdz vairākiem simtiem reiža, un tā jau ir izveidota vai tiek izstrādāta rūpnieciska mēroga ražošanai. (sal. ar Liu et al.; Mikrob. Šūnas fakts. 2017)
Piemēram, olbaltumvielu bāzes nano izmēra biomolekulas ar paškomplektējošām īpašībām, piemēram, feritīnu un vīrusiem līdzīgs daļiņas, ir īpaši interesantas vakcīnas izstrādei, jo tās atdarina gan patogēnu lielumu, gan struktūru un ir līdzīgas antigēnu virsmas konjugācijai, lai veicinātu mijiedarbību ar imūnšūnām. Šādas molekulas ir izteiktas tā sauktajās šūnu rūpnīcās (piemēram, inženierijas E. coli celmos), kas rada noteiktu mērķa molekulu.

Protokols ultraskaņas līzei un E. coli BL21 feritīna atbrīvošanai

Ferritīns ir proteīns, kura primārā funkcija ir dzelzs uzglabāšana. Ferritīns uzrāda daudzsološas iespējas kā paškomplektējošas nanodaļiņas vakcīnās, kur to izmanto kā vakcīnas piegādes līdzekli (piemēram, SARS-Cov-2 smailes proteīnus). Sun et. zinātniskie pētījumi (2016) liecina, ka rekombinanto feritīnu var atbrīvot šķīstošā veidā no Escherichia coli zemā NaCl koncentrācijā (≤50 mmol/l). Lai izteiktu feritīnu E. coli BL21 un atbrīvotu fertīnu, veiksmīgi tika piemērots šāds protokols. Rekombinantais pET-28a/feritīna plazmīds tika pārveidots par E coli BL21 (DE3) celmu. Feritīna E coli BL21 (DE3) šūnas tika kultivētas LB augšanas vidē ar 0,5% kanamicīna 37°C temperatūrā un inducētas pie OD600 0,6 ar 0,4% izopropil-β-D-tiogalactopiranozīdu 3 stundas 37°C temperatūrā. Pēc tam galīgo kultūru novāc centrifugējot 8000 g temperatūrā 10 minūtes 4°C temperatūrā, un granulas savāca. Pēc tam granula tika atkārtoti suspendēta LB barotnē (1% NaCl, 1% typone, 0,5% rauga ekstrakts)/līzes buferšķīdumā (20 mmol/L Tris, 50 mmol/L NaCl, 1 mmol/L EDTA, pH 7,6) un dažādās NaCl šķīduma koncentrācijās (attiecīgi 0, 50, 100, 170 un 300 mmol/l). Baktēriju šūnu līzei ultraskaņas apstrāde tika piemērota pulsa režīmā, piemēram, izmantojot ultrasonicator UP400St ar 100% amplitūdu ar darba ciklu 5 sekundes IESLĒGTS, 10 sekundes IZSLĒGTS 40 ciklus) un pēc tam centrifugē 10 000 g 15 minūtes 4°C temperatūrā. Centrifugātu un nogulsnes analizēja ar nātrija dodecilsulfāta poliakrilamīda gēla elektroforēzi (SDS-PAGE). Visi nātrija dodecilsulfātu iekrāsoti gēli tika skenēti ar augstas izšķirtspējas skeneri. Gēla attēli tika analizēti, izmantojot Magic Chemi 1D programmatūru. Optimālai skaidrībai olbaltumvielu joslas tika noteiktas, pielāgojot parametrus. Dati par joslām tika iegūti no tehniskiem trīs eksemplāriem. (sal. ar Sun et al., 2016)

Informācijas pieprasījums




Ņemiet vērā, ka mūsu Privātuma politika.


Ultraskaņas šūnu disruptori šūnu rūpnīcu rūpnieciskajai līzei

Ultraskaņas līze un ekstrakcija ir uzticama un ērta metode metabolītu izdalīšanai no šūnu rūpnīcām, tādējādi palīdzot efektīvi ražot mērķa molekulas. Ultraskaņas šūnu disruptori ir pieejami no laboratorijas līdz rūpnieciskajam izmēram, un procesus var mērogot pilnīgi lineāri.
Hielscher Ultrasonics ir jūsu kompetentais partneris augstas veiktspējas ultraskaņas disruptoriem, un tam ir ilgstoša pieredze ultraskaņas sistēmu implantēšanas jomā stenda un rūpnieciskajos iestatījumos.
Hielscher ultraskaņas aparātus var attālināti vadīt, izmantojot pārlūkprogrammas vadību. Ultraskaņas parametrus var precīzi uzraudzīt un pielāgot procesa prasībām.Kad runa ir par sarežģītu aparatūru un programmatūru, Hielscher Ultrasonics šūnu traucējumu sistēmas atbilst visām prasībām optimālai procesa kontrolei, vieglai darbībai un lietotājdraudzīgumu. Klienti un hielscher ultrasonikatoru lietotājs novērtē ieguvumu, ko Hielscher ultraskaņas šūnu traucētāji un nosūcēji ļauj precīzi uzraudzīt un kontrolēt – izmantojot digitālo skārienparādījumu un pārlūkprogrammas tālvadības pulti. Visi svarīgie ultraskaņas dati (piemēram, neto enerģija, kopējā enerģija, amplitūda, ilgums, temperatūra, spiediens) tiek automātiski saglabāti kā CSV fails integrētā SD kartē. Tas palīdz iegūt reproducējamus un atkārtojamus rezultātus un atvieglo procesu standartizāciju, kā arī labas ražošanas prakses (cGMP) izpildi.
Protams, Hielscher ultraskaņas procesori ir būvēti 24/7 darbībai ar pilnu slodzi, un tāpēc tos var droši darbināt rūpnieciskās ražošanas apstākļos. Pateicoties augstajai izturībai un zemai apkopei, ultraskaņas iekārtas dīkstāve ir patiešām zema. CIP (tīrā vietā) un SIP (sterilizēt vietā) funkcijas samazina darbietilpīgu tīrīšanu, jo īpaši tāpēc, ka visas mitrās daļas ir gludas metāla virsmas (bez slēptām atverēm vai sprauslām).

Zemāk redzamā tabula sniedz norādes par mūsu ultraskaņas aparātu aptuveno apstrādes jaudu:

partijas apjoms Plūsmas ātrums Ieteicamie ierīces
1 līdz 500mL 10 līdz 200 ml / min UP100H
10 līdz 2000mL 20 līdz 400 ml / min UP200Ht, UP400St
0.1 līdz 20L 0.2 līdz 4 l / min UIP2000hdT
10 līdz 100 l 2 līdz 10 l / min UIP4000hdT
nav | 10 līdz 100 l / min UIP16000
nav | lielāks klasteris UIP16000

Sazinies ar mums! / Uzdot mums!

Lūgt vairāk informācijas

Lūdzu, izmantojiet zemāk esošo formu, lai pieprasītu papildu informāciju par ultraskaņas procesoriem, lietojumprogrammām un cenu. Mēs labprāt apspriedīsim jūsu procesu ar jums un piedāvāsim jums ultraskaņas sistēmu, kas atbilst jūsu prasībām!









Lūdzu, ņemiet vērā mūsu Privātuma politika.


Ultraskaņas augstas bīdes homogenizatori tiek izmantoti laboratorijā, stendā, izmēģinājuma un rūpnieciskajā apstrādē.

Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus lietojumprogrammu sajaukšanai, dispersijai, emuulģēšanai un ekstrakcijai laboratorijā, pilotā un rūpnieciskajā mērogā.



Literatūra/atsauces

Fakti ir vērts zināt

Sono-bioreaktori

Ultraskaņa tiek izmantota, no vienas puses, lai izjauktu šūnas, lai atbrīvotu intracelulāros savienojumus, bet tiek pielietota ar maigākām amplitūdām un / vai kā pulsējošiem ultraskaņas pārrāvumiem, ultraskaņas apstrāde var ievērojami uzlabot mikrobu, augu un dzīvnieku šūnu vielmaiņas produktivitāti bioreaktoros, tādējādi veicinot biotehnoloģijas procesus. Ultraskaņas zondes var vienkārši integrēt bioreaktoros (tā sauktajos sono-bioreaktoros), lai pastiprinātu dzīvo biokatalizatoru efektivitāti. Hielscher ultrasonicators ļauj precīzi kontrolēt ultraskaņas apstākļus, kurus var optimāli precīzi noregulēt uz augstu dzīvo šūnu katalītisko pārveidošanu. Uzziniet vairāk par Hielscher ultraskaņas zondām sonobioreaktoriem un ultrasoniski uzlabotas biokatalīzes ietekmi!

Šūnu rūpnīcas un metabolītu sintēze

Dažādi mikroorganismi var sintezēt līdzīgus metabolītus, piemēram, aminoskābju ražošanai Corynebacterium, Brevibacterium un Escherichia coli ir veiksmīgi izmantoti; vitamīni he ir sintezēti, izmantojot Propionibacterium un Pseudomonas; organiskās skābes ir iegūtas no Aspergillus, Lactobacillus, Rhizopus; lai gan fermentus var ražot Aspergillus un Bacillus; antibiotikas var ražot Streptomyces un Penicillium; lai gan bioķirurģentu ražošanai, kas parasti veidojas Pseudomonas, Bacillus un Lactobacillus tiek izmantoti kā šūnu rūpnīcas.

E. Coli kā mikrobu šūnu rūpnīcas

Baktērijas E. coli un tās daudzie celmi tiek plaši izmantoti molekulārās bioloģijas ans ir kļuvuši par vienu no pirmajiem efektīvajiem šūnu modeļiem, ko izmanto asmikrobu šūnu rūpnīcās rekombinanto proteīnu, biodegvielu un dažādu citu ķīmisko vielu ražošanai. E. coli piemīt dabiska spēja ražot vairākus savienojumus, kas ir uzlaboti ar bioinženieriju un ģenētiskām modifikācijām. Piemēram, pārnesot heterologos enzīmus, ir mainīta E.coli spēja ražot daudzus produktus, lai izstrādātu jaunus biosintētiskos ceļus.
(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 kā mikrobu šūnu rūpnīcas

Streptomyces ir lielākā aktinomicītu grupa; Streptomyces sugas ir plaši izplatītas ūdens un sauszemes ekosistēmās. Streptomyces ģints locekļi ir komerciāli ieinteresēti, jo tie spēj ražot milzīgu skaitu biomolekulu un bioloģiski aktīvu sekundāro metabolītu. Tas ražo klīniski noderīgas antibiotikas, piemēram, tetraciklīnus, aminoglikozīdus, makrolīdus, hloramfenikolu un rifamicīnus. Papildus antibiotikām Streptomyces ražo arī citus ļoti vērtīgus farmaceitiskus produktus, tostarp pretvēža, imūnstimulatorus, imūnsupresīvus, antioksidatīvus līdzekļus, insekticīdus un pretparazītu līdzekļus, kuriem ir plašs medicīnisks un lauksaimniecības pielietojums.
Streptomyces sugas ražo virkni fermentu, kas ir medicīniski svarīgi, ieskaitot L-asparagināze, uricase, un holesterīna oksidāze. Daudzi aktinomiscīti var ražot rūpnieciski svarīgus fermentus kā celulāzes, chitinases, hitozanas, α-amilāzi, proteāzes un lipāzes. Daudzi aktinomisīti var ražot dažādus pigmentus, kas ir potenciāli laba sintētisko krāsu alternatīva. Streptomyces sugām ir liela spēja ražot aktīvas virsmas biomolekulas, tostarp bioemulsifikatorus un bioķirurģentus. Pretdiabēta akarbozi ražoja Streptomyces celmi mikrobioloģiskās fermentācijas procesā. Streptomyces sugas ir parādījušas spēju sintezēt holesterīna sintēzes inhibitorus, piemēram, pravastatīnu. Nesen Streptomyces sugas var izmantot kā videi draudzīgas "nanofaktoras" nanodaļiņu sintēzei. Dažas Streptomyces sugas ir daudzsološas B12 vitamīna ražošanai.
(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.)


Augstas veiktspējas ultrasonics! Hielscher produktu klāsts aptver visu spektru no kompaktā laboratorijas ultrasonikatora virs stenda vienībām līdz pilnas rūpniecības ultraskaņas sistēmām.

Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus no Laboratorija lai rūpnieciskais izmērs.