Ultrasone productie van hooggezuiverde schizofyllan-bèta-glucanen

Schizophyallan is een schimmel β-glucaan met immunomodulerende eigenschappen. Voor een zeer actieve medicinale werking moet schizofyllan een laag moleculair gewicht hebben om een betere biologische beschikbaarheid te hebben. Het is bewezen dat ultrasoonbehandeling het moleculaire gewicht van schizofyllan vermindert. Als betrouwbare en efficiënte methode kan sonicatie gemakkelijk worden toegepast voor de productie van schizofyllan met een laag moleculair gewicht.

Schizophyllum paddenstoelen en ultrasone bèta-glucaanextractie

De paddenstoel Schizophyllum commune bevat het β-glucaan schizpphyllan, ook bekend als Sizofiran, SPG, Sonifilan, SizofilanSoorten van de Schizophyllum paddenstoel groeien in de natuur op rottende bomen na regenseizoenen. De vruchtlichamen worden in het volgende droge seizoen verzameld. Schizophyllum soorten zijn rijk aan biochemische verbindingen zoals glucanen en worden daarom vooral in tropische landen geconsumeerd als voedsel en medicijn. Vanwege de immunomodulerende, schimmelwerende, antineoplastische en antivirale eigenschappen heeft Schizophyllum commune, ook bekend als Splitgill paddenstoel, biotechnologische en farmaceutische bedrijven aangetrokken.
Het polysacharide schizofyllan, ook bekend als sizofiran, sonifilan of sizofilan, is het belangrijkste β-glucaan dat gevonden wordt in Schizophyllum paddenstoelen, die het zeer effectieve bioactieve β-glucaan schizofyllan aanbieden.
Schizophyllum commune paddenstoelen groeien in de natuur op bomen, het mycellium kan ook worden gekweekt in fermentatiebouillon. Voor farmaceutische en cosmetische toepassingen is schizofyllan met een laag molecuulgewicht veel effectiever dan schizofyllan met een hoog molecuulgewicht. Dit komt doordat schizofyllan met een laag molecuulgewicht een aanzienlijk betere biologische beschikbaarheid en absorptiesnelheid heeft. Bovendien is schizofyllan met een hoog moleculair gewicht vaak problematisch in toepassingen, omdat het resulteert in een hoge viscositeit van de waterige oplossingen.
Ultrasone verkleining is een zeer effectieve en betrouwbare techniek om het moleculaire gewicht van schizofyllan te verlagen, waardoor de kwaliteit van het β-glucaanmolecuul toeneemt.

Informatieaanvraag




Let op onze privacybeleid.


Ultrasone processor UIP2000hdT voor de verkleining van schizofyllan (sizofiran, SPG, sonifilan, sizofilan).

De ultrasoon UIP2000hdT met succes gebruikt om het moleculaire gewicht van schizofyllan, een schimmel β-glucaan, te verlagen

Protocol voor de productie van laagmoleculair gewicht schizofyllan

Omdat schizofyllan met een moleculair gewicht een drastisch betere biologische beschikbaarheid en toepassingseigenschappen laat zien, onderzocht het onderzoeksteam van Smirnou ultrasone trillingen voor splitsing en verkleining van de β-glucaan molecule schizofyllan.

Ultrasoonbehandeling van schizofyllan

β-1,3(1,6)-Glucaan schizofyllan (SPG) werd geproduceerd door S. commune schimmel ondergedompeld te kweken in een bioreactor met sucrose als substraat.
Na afloop van de kweek werd de kweekbouillon verdund met gedemineraliseerd water tot een schizofyllanconcentratie van 2 g/L en ultrasoon behandeld met de ultrasone processor UIP2000hdT (Hielscher Ultrasonics GmbH, Duitsland) in kringloopmodus bij de volgende parameters en omstandigheden: mediumdebiet 50 ml/s, frequentie 20 kHz, vermogen 2000 W, sonotrode type BS2d22, booster type B2-1.4 en amplitude 100%. De temperatuur van de cultuurbouillon aan het begin van de sonificatie was 25°C. De ultrasoon behandelde cultuurbouillon (specifieke energie-input 100 Ws/mL) werd gefiltreerd door een Seitz HS800 dieptefilter onder 1,5 bar druk bij 40°C. Het ultrasoon schizofyllan (uSPG) voor chemische karakterisering werd uit het filtraat geprecipiteerd met een drievoudige hoeveelheid isopropylalcohol bij laboratoriumtemperatuur en gedroogd bij 60°C gedurende 12 uur. uSPG-oplossingen voor immunologisch onderzoek werden als volgt bereid: (1) het ultrasoon behandelde cultuurbouillonfiltraat werd gediafiltreerd door 0,1 m2 Pall Centramate T-serie PES-cassette (100 kDa cut-off) bij 0,8 bar en de diafiltratie ging door totdat de geleidbaarheid van het retentaat 20 μS/cm was; (2) de oplossing werd geconcentreerd door diafiltratie tot een uSPG-concentratie van 1 g/L en gesteriliseerd door autoclaveren bij 120°C/20 min. Gedenatureerd uSPG werd op een vergelijkbare manier bereid, behalve dat NaOH werd toegevoegd aan het kweekbouillonfiltraat in een concentratie van 0,2 M en de gealkaliseerde oplossing werd vóór de diafiltratie 30 minuten bij laboratoriumtemperatuur geïncubeerd.

Analysemethoden

Mycelium opbrengst werd gravimetrisch geschat: cultuur bouillon werd verdund met water 1:4, gecentrifugeerd 10000 × g bij 25 ° C gedurende 20 minuten, neerslag werd gewassen met driedubbele hoeveelheid water, gedroogd bij 60 ° C en gewogen. Schizophyllan werd uit het supernatant geprecipiteerd met een drievoudige hoeveelheid isopropylalcohol, gedroogd bij 60°C gedurende 24 uur en de opbrengst werd gravimetrisch bepaald. pO2 in de cultuurbouillon werd gemeten met de optische sonde Hamilton-Visiferm DO 120 (Hamilton, Zwitserland).
Dynamische viscositeit van cultuurbouillon werd gemeten op HAAKE Visco Tester 6L met spindels 1L en 2L bij 4°C en een rotatiesnelheid van 30 rpm. De filtratiesnelheid werd berekend uit de filtratietijd van 500 ml cultuurbouillon door een 200 × 200 mm Seitz HS800 (Pall, VS) dieptefilter bij 1,5 bar druk en 40°C.
Het moleculaire gewicht van uSPG werd gemeten door SEC-MALLS op het HPLC-systeem Alliance (Waters) met in serie geschakelde kolommen PL aquagel OH60 en PL aquagel OH40, en de detector miniDAWN TREOS (Wyatt) werd geconcentreerd door diafiltratie tot een uSPG-concentratie van 1 g/L en gesteriliseerd door autoclaveren bij 120°C/20 min. Gedenatureerd uSPG werd op een vergelijkbare manier bereid, behalve dat NaOH werd toegevoegd aan het kweekbouillonfiltraat in een concentratie van 0,2 M en de gealkaliseerde oplossing werd vóór de diafiltratie gedurende 30 minuten bij laboratoriumtemperatuur geïncubeerd.

Ultrasone reductie van het moleculaire gewicht van het schimmel β-glucaan schizofyllan (Sizofiran, SPG, Sonifilan, Sizofilan)

UIP2000hdT voor de reductie van het moleculaire gewicht van schizofyllan


Ultrasoonbehandeling is een zeer efficiënte methode voor de productie van schizofyllan van farmaceutische kwaliteit met een laag moleculair gewicht.

Ultrasoon UP400St (400W, 24kHz) voor de verwerking van schizofyllan

Resultaten:
De ultrasone behandeling werd direct toegepast op S. commune 144-h kweekbouillon met mycelium om de downstream verwerking van SPG te vergemakkelijken.
 
Kenmerken van sonisch schizofyllan: Ultrasoon geprecipiteerd schizofyllan (uSPG) werd met alcohol uit het filtraat van cultuurbouillon geprecipiteerd en gekarakteriseerd. SEC-MALLS schatte de Mw van uSPG op ongeveer 1 MDa. Het gemiddelde molecuulgewicht van schizofyllan uit vloeibare fermentatie is ongeveer 5 MDa, terwijl het in kweek in vaste vorm kan oplopen tot 10 MDa. Bij vergelijking van het moleculaire gewicht van ultrasoon behandeld schizofyllan met het moleculaire gewicht van natief onbehandeld schizofyllan, kan een 5- tot 10-voudig gereduceerd moleculair gewicht worden waargenomen als gevolg van ultrasoonbehandeling.
Het gesoniseerde polysaccharide uSPG bevatte 0,7%w/w eiwit en 1,0%w/w residu na ontsteking. uSPG hydrolysaat bestond uit glucose met meer dan 99%. De analyseresultaten geven aan dat sonicatie de β-glucaan ruggengraat willekeurig splijt en de zijtakken intact blijven, waardoor de grootte en het moleculaire gewicht van schizofyllan afneemt. Immunologisch onderzoek op hoofdzakelijk eiwit- en endotoxinevrij uSPG toonde aan dat ultrasoon bewerkt schizofyllan met een laag MW een uitgesproken immunomodulerende activiteit heeft.

Ultrasoon gebruik wordt met succes toegepast om het moleculaire gewicht van schizofyllan te verminderen door het molecuul te klieven met behulp van akoestische cavitatie.

AFM-beeldvorming (boven) en topografisch profiel (onder) van natief ultrasoon bewerkt schizofyllan. Meting in semi-contactmodus met resolutie 512 × 512 pxs2. Omstandigheden: goudcoating, veerconstante 15,3 N/m, tipkegelhoek <22°.r />(picture and study: ©Smirnou et al., 2017)

 
Verminderde viscositeit: Ultrasoonbehandeling resulteerde in een significante afname van de viscositeit van de cultuurbouillon. Tijdens ultrasoonbehandeling veranderde de viscositeit van de cultuurbouillon niet-lineair: de viscositeitsafname was snel aan het begin van de ultrasoonbehandeling, maar werd later vertraagd. De specifieke energie-input van 100 Ws/mL was voldoende om de viscositeit van de cultuurbouillon bijna 7 keer te verlagen.

De ultrasone UIP2000hdT wordt gebruikt om de grootte van de schimmelverbinding schizophyllan doeltreffend te verkleinen.

Ultrasoonbehandeling van S.commune cultuurbouillon, verkregen door schimmelkweek in bioreactor gedurende 144 uur. Effect van de ultrasoonperiode (uitgedrukt als specifieke energie-input in Ws/mL) op de snelheid van dieptefiltratie van de cultuurbouillon (zwarte kolom) en de schizophyllanconcentratie (SPG) in het filtraat (grijze kolom). Omstandigheden voor ultrasoonbehandeling: Ultrasone processor UIP2000hd (20 kHz, 2000 W), sonotrode BS2d22, booster B2-1.4, amplitude 100%, stroomsnelheid 50 mL/s.
(foto en studie: ©Smirnou et al., 2017)

Verbeterde filtratie: De ultrasoon behandelde cultuurbouillon stroomde sneller door het filter dan de onbehandelde cultuurbouillon (specifieke energie-input 0 Ws/mL) met hoogmoleculaire SPG. Bovendien verminderde ultrasoonbehandeling het productverlies tijdens filtratie aanzienlijk. Het filtraat van onbehandelde cultuurbouillon met hoogmoleculaire SPG (specifieke energie-input 0 Ws/mL) bevatte 0,3 ± 0,07 g/L SPG, terwijl de SPG-concentratie vóór dieptefiltratie 2 g/L was. Daarentegen bevatte het filtraat van de 100 Ws/mL ultrasoon behandelde cultuur SPG in een concentratie van 2,2 ± 0,2 g/L, wat overeenkomt met bijna geen productverlies.

Sonificatie verbetert shizophyllan aanzienlijk.

Ultrasoonbehandeling van S.commune cultuurbouillon, verkregen door schimmelkweek in bioreactor gedurende 144 uur. Effect van de ultrasoonperiode (uitgedrukt als specifieke energie-input in Ws/mL) op de snelheid van dieptefiltratie van de cultuurbouillon (zwarte kolom) en de schizophyllanconcentratie (SPG) in het filtraat (grijze kolom). Omstandigheden voor ultrasoonbehandeling: Ultrasone processor UIP2000hd (20 kHz, 2000 W), sonotrode BS2d22, booster B2-1.4, amplitude 100%, stroomsnelheid 50 mL/s.
(foto en studie: ©Smirnou et al., 2017)

Ultrasoon gebruik vermindert het moleculaire gewicht van schizofyllan, een bioactieve verbinding uit paddenstoelen.

AFM-beeldvorming (boven) en topografisch profiel (onder) van gedenatureerd ultrasoon bewerkt schizofyllan. Meting in semi-contactmodus met resolutie 512 × 512 pxs2. Omstandigheden: goudcoating, veerconstante 15,3 N/m, tipkegelhoek < 22°.
(foto en studie: ©Smirnou et al., 2017)

Informatieaanvraag




Let op onze privacybeleid.


Conclusie: In hun conclusie stelt het onderzoeksteam dat ultrasone verwerking een effectieve technologie is voor de productie van schizofyllan met een laag moleculair gewicht, dat vervolgens gebruikt kan worden in cosmetica en medicijnen. Ultrasoonbehandeling, toegepast op volledige kweekbouillon met mycelium, biedt bepaalde voordelen bij de productie van schizofyllan. Het vermindert productverliezen tijdens de verdere verwerking en maakt de productie van sterk gezuiverde polysachariden mogelijk door efficiënt gebruik van ultrafiltratie.
Bovendien ontdekten de onderzoekers dat ultrasone verwerking van schizofyllan gemakkelijk schaalbaar is. Eén eenheid van de ultrasone desintegrator UIP2000hdT van de proeffabriek verwerkte 1 liter kweekbouillon in 110 s in flowmodus. De productiviteit van het systeem kan eenvoudig worden verhoogd door achtereenvolgens extra ultrasone eenheden aan te sluiten.

 
Lees meer over de eenvoudige schaalvergroting van paddenstoelenextractie!
 

Ultrasone apparatuur met hoge prestaties voor de verwerking van schimmelglucaan

De UIP4000hdT is een 4000 watt krachtige ultrasone inline mixer.De fragmentatie van polysacchariden zoals glucanen en andere bioactieve verbindingen zoals chitine en chitosan kan betrouwbaar worden verwerkt met Hielscher ultrasoonapparatuur met hoge prestaties. Onze ultrasoonapparatuur kan hoge amplitudes leveren, biedt nauwkeurige controle over de procesparameters en kan 24/7 worden gebruikt onder zware belasting en in veeleisende omgevingen. Hielscher ultrasoonapparatuur voldoet op betrouwbare wijze aan deze eisen. Naast uitstekende ultrasone prestaties bieden Hielscher ultrasone apparaten een hoge energie-efficiëntie, wat een aanzienlijk economisch voordeel is. – vooral bij gebruik in commerciële grootschalige productie.
Hielscher ultrasone systemen zijn krachtige systemen die kunnen worden uitgerust met accessoires zoals sonotrodes, boosters, reactoren of flowcellen om optimaal aan uw procesbehoeften te voldoen.Met het digitale kleurendisplay, de optie om sonificatieruns vooraf in te stellen, automatische gegevensregistratie op een geïntegreerde SD-kaart, browserbediening op afstand en nog veel meer functies zijn de hoogste procescontrole en gebruiksvriendelijkheid verzekerd. In combinatie met hun robuustheid en zware belastbaarheid zijn de Hielscher ultrasone systemen uw betrouwbare werkpaard in de productie.De reductie van het moleculaire gewicht van β-glucanen zoals schizofyllan vereist krachtig ultrasoon geluid om een doelgerichte splitsing en een schizofyllan eindproduct van hoge kwaliteit te verkrijgen, dat kan worden gebruikt voor farmaceutische toepassingen.
 
Vind hier meer informatie over ultrasone bèta-glucaan extractie uit paddenstoelen inclusief stapsgewijze instructies!
 
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines:

Batchvolume Debiet Aanbevolen apparaten
1 tot 500 ml 10 tot 200 ml/min UP100H
10 tot 2000 ml 20 tot 400 ml/min UP200Ht, UP400St
0.1 tot 20L 0.2 tot 4L/min UIP2000hdT
10 tot 100 liter 2 tot 10 l/min UIP4000hdT
n.v.t. 10 tot 100 l/min UIP16000
n.v.t. groter cluster van UIP16000

Neem contact met ons op! / Vraag het ons!

Meer informatie aanvragen

Gebruik het onderstaande formulier om meer informatie aan te vragen over ultrasone processors, toepassingen en prijzen. We bespreken graag uw proces met u en bieden u een ultrasoon systeem dat aan uw eisen voldoet!









Let op onze privacybeleid.


Ultrasone high-shear homogenisatoren worden gebruikt in laboratorium-, test- en industriële processen.

Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren voor mengtoepassingen, dispergeren, emulgeren en extractie op laboratorium-, pilot- en industriële schaal.



Literatuur / Referenties

Wetenswaardigheden

Schizofyllan – Een schimmel β-glucaan

Schizofyllan, ook bekend als sizofiran, SPG, sonifilan, sizofilan, is een neutrale extracellulaire polysacharide geproduceerd door de schimmel Schizophyllum commune Fries, een soort Basidiomyceten paddenstoel. Schizofyllan is een oplosbaar bèta-D-glucaan waarvan het exacte werkingsmechanisme nog niet volledig is opgehelderd, maar dit specifieke β-glucaan vertoont immunomodulerende en antitumor effecten. Hoewel het exacte werkingsmechanisme van sizofiran nog niet volledig is opgehelderd, lijkt dit middel het immuunsysteem te stimuleren door de productie van cytokinen te verhogen, macrofagen en Langerhanscellen te activeren en de activiteit van polymorfonucleaire leukocyten (PML) en natural killer (NK) cellen te verhogen. Sizofiran bleek niet effectief tegen maagkanker, maar verlengde de overlevingstijd bij patiënten met hoofd-halskanker. Bij baarmoederhalskanker verlengde Sizofiran de overleving en de tijd tot terugkeer voor gevallen in stadium II, maar niet in stadium III, en het bleek nog effectiever wanneer het rechtstreeks in de tumormassa werd geïnjecteerd. Sonifilan wordt in Japan gebruikt als een biologische responsmodificator (BRM) in combinatie met bestralingstherapie voor de behandeling van kanker. Het werd in 1998 in Zuid-Korea geïntroduceerd voor baarmoederhalskanker.


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren van lab naar industrieel formaat.


We bespreken graag uw proces.

Let's get in contact.