Ya especies bacterias bioingeniería komongu E. coli, nja'bu ngu ya xingu ya células ya mamíferos ne ya do̲ni genéticamente modificados, ar utilizan ampliamente jar biotecnología pa xingu ya moléculas. Pa liberar gi biomoléculas sintetizadas, bí requiere 'nar técnica confiable interrupción celular. Ar ultrasonicación mar hñets'i rendimiento ar nt'ot'e probado pa ar lisis celular nt'ot'e xi hño ne ya confiable – hingi hembi da escalable ya dätä ar rendimientos. Hielscher Ultrasonics bí ofrece equipos ultrasónicos mar hñets'i rendimiento pa ar lisis celular xi hño jar 'mui producir ar dätä volúmenes biomoléculas mextha ar hño.

Extracción moléculas fábricas celulares

Pa ar producción 'nar nt'ot'e ho 'bui ndunthe gama biomoléculas, varios microbios ingeniería ne células vegetales ar xi utilizar komongu fábricas células microbianas, incluyendo Escherichia coli, Bacillus subtilis, Pseudomonas putida, Streptomyces, Corynebacterium glutamicum, Lactococcus lacti, Cyanobacteria, Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris, Yarrowia lipolytica, Nicotiana benthamiana ne algas, entre xingu ma'ra. Gi fábricas ar celulares ar xi producir proteínas, lípidos, bioquímicos, polímeros, biocombustibles ne oleoquímicos, da utilizan komongu ar nts'i wa materia prima pa aplicaciones industriales. Ya células utilizadas komongu fábricas celulares ar cultivan jar biorreactores cerrados, ho xi dähä 'nar mextha dätä nt'ot'e, ar especificidad ne ar bajos requisitos energía.
Pa aislar ya moléculas diana ya cultivos celulares bioingeniería, ya células tsa da interrumpidas pa ndi bí libere ar hñei intracelular. Ya disruptores celulares ultrasónicos gi 'bu̲hu̲ xi hño establecidos komongu 'nar técnica altamente confiable ne ya nt'ot'e xi hño pa ár desintegración ar celular ne ar liberación compuestos.

Ya fábricas células microbianas ya células metabólicamente modificadas da utilizan pa ar síntesis varios compuestos valiosos. Interrupción ultrasónica ar célula ge 'nar nt'ot'e nt'ot'e xi hño ne ya confiable da liberar ya valiosos compuestos ar interior ar célula.
estudio ne gráfico: ©Villaverde, 2010.

Ventajas ya disruptores celulares ultrasónicos

Ngu 'nar tecnología hingi térmica, za̲tho pe altamente nt'ot'e xi hño, ya disruptores ultrasónicos bí utilizan ar laboratorio ne ar industria pa lisar células ne producir extractos ar mextha ar hño, ngu, utilizados pa ar aislamiento moléculas fábricas celulares.

Ultrasonido nts'edi pa interrupción nt'ot'e xi hño ja ya fábricas células microbianas

Nt'ot'e mbo ne ya efectos ya disruptores celulares ultrasónicos:
Ar interrupción celular ultrasónica utilizó poder ya ondas ultrasonido. Ar homogeneizador ultrasónico yá disruptor celular xi equipado ko 'nar sonda ('nehe conocida komongu sonotrodo) hecha ar aleación titanio da oscila ya mextha 'nar frecuencia ar aprox. 20 ar kHz. 'Me̲hna ir bo̲ni ke ar sonda ultrasónica acopla 20.000 ar vibraciones ya mfe̲tsi jar líquido ar sonicado. Ya ondas ar ultrasonido acopladas ar líquido bí caracterizan ya alternar ciclos mextha presión yá xí hñets'i'i ar presión. Nxoge 'nar ciclo xí hñets'i'i ar presión, ar líquido bí expande ne surgen burbujas ar vacío diminutas. Gi burbujas xi t'olo crecen Nxoge varios ciclos presión alterna Asta ke hingi xi absorber mäs energía. Nuna punto, ya burbujas cavitación implosionan jar violentamente ne crean localmente 'nar mbo jar ximha̲i extraordinariamente denso jar energía. Nuna ar fenómeno pädi komongu cavitación acústica ne da caracteriza ya temperaturas localmente xi altas, presiones xi altas ne ya ndu nzafi cizallamiento. Gi tensiones ar cizallamiento rompen eficientemente ya paredes celulares ne aumentan ar transferencia masa entre ar interior ar célula ne ar disolvente circundante. Técnica puramente mecánica, komongu ya ndu nzafi ar cizallamiento generadas ya ultrasonidos ya ampliamente utilizadas ne ár nt'ot'e recomendado pa ar interrupción celular bacteriana, nja'bu komongu pa ar aislamiento proteínas. Ngu nt'ot'e interrupción celular simple ne ngut'a, ar sonicación ar ideal pa ar aislamiento volúmenes t'olo, medianos ne ya dätä. Ya ultrasonidos digitales Hielscher gi equipados ko 'nar menú xí nzi ar ajustes pa 'nar control preciso ar sonicación. Ga̲tho ya datos sonicación ar almacenan automáticamente 'na jar tarheta SD incorporada ne ya simplemente accesibles. Ya opciones sofisticadas disipación pa, komongu ar enfriamiento externo, sonicación jar modo puls, etc., Nxoge ar proceso desintegración ultrasónica garantizan nja ar mpat'i ideal jar proceso ne, ir ya 'mui ja ya compuestos sensibles ar pa jar extraídos.

Ár nthoni subraya ya fortalezas ar interrupción ne ar extracción células ultrasónicas

Prof. Chemat et jar ar. (2017) retoma ja yá estudio ke "extracción asistida ya ultrasonido ge 'nar 'na ar mpa̲ti ecológica ne económicamente viable ja ya técnicas convencionales pa nts'i ne productos naturales. Ya ndu'mi njapu'befi ya disminución ar pa extracción ne procesamiento, yá 'bede ya energía ne solventes utilizados, ja ya unitarias ne ar CO.₂ emisiones".
Gabig — Ciminska et jar ar. (2014) utilizaron 'nar homogeneizador mextha presión ne 'nar dsintegrador celular ultrasónico jar ár estudio pa ar lisis esporas jar 'mui liberar ADN. Comparando ga̲ yoho nt'ot'e disrupción celular, equipo nthoni concluye ke ir nge ar lisis celular pa ar ADN esporas, "ar análisis ar xi realizado ir nge ar mfats'i lisados celulares ar homogeneización mextha ar presión. 'Mefa, ga dimos nu ar ne 'nar interrupción celular ultrasónica pe̲ts'i ventajas sobresalientes pa nuna 'mu̲i. Ar bastante ngutha ne ar tsa̲ da procesar pa t'olo volúmenes muestra". (Gabig — Ciminska et jar el., 2014)

Biomoléculas fábricas celulares pa ar producción ar nts'i

Ya fábricas células microbianas ge 'nar metodología producción viable ne ya nt'ot'e xi hño ne gi japu̲'be̲fi ya microbianos pa producir altos rendimientos metabolitos da ne hingi da ir nge ya bioingeniería metabólica microorganismos microbianos komongu bacterias, levaduras, hongos, etc. Ya enzimas granel ar producen, ngu, utilizando microorganismos komongu Aspergillus oryzae, hongos ne ar bacterias. Esas enzimas granel ar utilizan da producción ya nts'i ne bebidas, nja'bu komongu ar agricultura, ar bioenergía ne ar ntsuni ar hogar.
Ciertas bacterias komongu Acetobacter xylinum ne Gluconacetobacter xylinus producen celulosa Nxoge ar proceso fermentación, hogem'bu̲ ya nanofibras ar sintetizan ja 'nar proceso ar abajo nu'bu mañä. Ar celulosa bacteriana ('nehe conocida komongu celulosa microbiana) ar químicamente equivalente bí celulosa ar vegetal, pe pe̲ts'i 'nar mar hñets'i 'mui ya cristalinidad ne ya mextha pureza (mpe̲fi lignina, hemicelulosa, pectina ne ma'ra componentes biogénicos), nja'bu̲ komongu 'na estructura ho̲ntho ar red reticulada tridimensional (3D) xí má xí ko nanofibras celulosa. (cf. Zhong, 2020) Ar comparación ko ya celulosa 'rini vegetal, ar celulosa bacteriana ar mäs sostenible ne ar celulosa producida ar pura ne hingi requiere pasos complejos ar purificación. Ar ultrasonicación ne ar extracción disolvente utilizando NaOH wa SDS (dodecil sulfato sodio) ya di pädi pa ar aislamiento celulosa bacteriana ya células bacterianas.

Biomoléculas fábricas celulares pa ar producción farmacéutica ne vacunas

'Na ya productos farmacéuticos mäs destacados derivados ya fábricas celulares ge ar insulina ya jä'i. Pa ar producción insulina bioingeniería, ar utilizan predominantemente E. coli ne Saccharomyces cerevisiae. Mä ya xki ya moléculas tamaño nanosintetizado biosintetizado ofrecen mextha 'nar biocompatibilidad, ya nanopartículas biológicas komongu ar ferritina ya ventajosas pa numerosas aplicaciones biofabricación. 'Nehe, ar producción microbios metabólicamente modificados ge tso̲kwa menudo significativamente mäs xi hño ja ya rendimientos obtenidos. Ngu, ar producción ácido artemisínico, resveratrol ne licopeno ar xi multiplicado ya diez ma varios cientos bes, ne ya xi establecida wa xi nte pa ar producción escala industrial. (cf. Liu et jar ar.;) Microb. 'Yo̲t'e ya celular. 2017)
Ngu, ya biomoléculas ar tamaño nanométrico nthe jar proteínas ko propiedades autoensamblaje, komongu ar ferritina ne ya partículas similares ma virus, ya hontho interesantes pa ár nte vacunas, ya da imitan tanto ar tamaño Komo ar estructura ya patógenos ne ya ja ya conjugar ar superficie ya antígenos pa da nja ntungi interacción ko ya células inmunes. Ya moléculas ar expresan ja ya llamadas fábricas celulares (nt'udi, cepas ar E. coli modificadas), da producen 'nar determinada molécula objetivo.

Nthuts'i nkohi pa ar lisis ultrasónica ne E. coli BL21 pa ar liberación ferritina

Ar ferritina ge 'nar proteína, 'mu̲i función principal ar almacenamiento hierro. Ar ferritina gi 'ñudi capacidades prometedoras komongu nanopartículas autoensamblables jar vacunas, ho bí gi japu̲'be̲fi komongu vehículo ntsuni vacunas (nt'udi, proteínas espiga ar SARS — Cov — 2). Ár nthoni científica Sun et. ya ar. (2016) muestra ne ar ferritina recombinante to liberar ar komongu 'nar nt'ot'e soluble ar Escherichia coli bajas concentraciones NaCl (≤50 mmol yá L). Pa xingu ferritina jar E. coli BL21 ne liberar ar ferrtina, ar aplicó ko éxito ar Xtí nthuts'i nkohi. Plásmido recombinante pET — 28a yá ferritina ar transformó nu jar cepa ne coli BL21 (DE3). Ya células ferritina ne coli BL21 (DE3) bí cultivaron jar medios crecimiento LB ko kanamicina ja ar 0,5% ma 37°C e inducidas a un OD600 de 0,6 con isopropil-β-D-tiogalactopiraside al 0,4% durante 3 horas a 37°C. El cultivo final se cosechó por centrifugación a 8000 g durante 10 minutos a 4 ° C, y se recolectó el pellet. Ne gem'bu̲ bí ar pellet ar resuspendió da medio LB (1% NaCl, 1% Typone, 0.5% extracto levadura) /tampón lisis (20 mmol yá L Tris, 50 mmol yá L NaCl, 1 mmol yá L EDTA, pH 7.6) ne ya 'na'ño concentraciones ar njäts'i ya NaCl (0, 50, 100, 170 ne 300 mmol yá L), respectivamente. Pa ar lisis celular bacteriana, ar sonicación bí aplicó jar modo pulso: nt'udi, utilizando ar ultrasonicator UP400St (ja ar 100% ar amplitud ko 'nar ciclo ar 'be̲fi 5 segundos ON, 10 ya 'na̲te ya mfe̲ts'i OFF, Nxoge 40 ciclos) ne gem'bu̲ centrifugado ma 10 000 g durante 15 minutos a 4°C. Ar sobrenadante ne ar precipitado bí analizaron ir nge ya electroforesis jar gel poliacrilamida dodecil sulfato sodio (SDS — PAGE). Ga̲tho ya geles teñidos ar dodecil sulfato sodio ar escanearon ko 'nar escáner mextha ar resolución. Ya imágenes gel ar analizaron utilizando software Magic Chemi 1D. Pa 'nar claridad óptima, ya bandas proteínas ar detectaron ajustando ya parámetros. Ya datos pa ya bandas ar generaron a partir de triplicados técnicos. (cf. Sun et jar el., 2016)

Ya disruptores celulares ar ultrasónicos pa lisis industrial fábricas celulares

Ar lisis ne ar extracción ultrasónica ge 'nar nt'ot'e confiable ne cómodo pa liberar metabolitos ya fábricas celulares, nä'ä ayuda ja 'nar producción xi hño moléculas objetivo. Ya disruptores celulares ultrasónicos gi 'bu̲hu̲ da 'mui ndezu̲ ar laboratorio asta ar tamaño industrial ne ya procesos ar xi escalar ar bí completamente lineal.
Hielscher Ultrasonics ge ár socio competente pa disruptores ultrasónicos mar hñets'i rendimiento ne pe̲ts'i 'nar maku̲nzaki mfeni jar hwähi implantación sistemas ultrasónicos jar entornos industriales ne ar sobremesa.
Nu'bu̲ t'o̲t'e hardware ne software sofisticados, ya sistemas disrupción celular Hielscher Ultrasonics cumplen ko ga̲tho ya requisitos pa 'nar control óptimo ar proceso, 'nar operación hei ne facilidad njapu'befi. Ya clientes ne ya usuarios ya ultrasonidos Hielscher valoran beneficio ya disruptores ne extractores células ultrasónicas Hielscher permiten pa ar monitoreo ne control preciso ar proceso. – a través de pantalla táctil 'bede ne control remoto ar navegador. Ga̲tho ya datos ar sonicación nsu (nt'udi, energía neta, energía Nxoge, amplitud, duración, mpat'i, presión) bí almacenan automáticamente nu'u̲ archivo CSV 'na jar tarheta SD 'mui. 'Me̲hna ayuda da uni resultados reproducibles ne repetibles ne facilita ar estandarización procesos, nja'bu Komo ntsoni ja ya Buenas Prácticas ar Fabricación (cGMP).
Hä, ya procesadores ultrasónicos Hielscher gi 'bu̲hu̲ diseñados da funcionar ya 24 ora ar pa, 7 ya pa ar su̲mänä, da plena ya carga ne, ir ar xi operar ar bí confiable jar entornos producción industrial. Nu'bya ar mextha robustez ne ár hñets'i'i, ar pa inactividad ar equipo ultrasónico xí realmente hñets'i'i. Ya características CIP (limpieza jar lugar) ne SIP (esterilización jar lugar) minimizan ar limpieza laboriosa, hontho ngetho ga̲tho ya piezas húmedas ge ya superficies metálicas ar lisas (hinda orificios wa ya boquillas ocultas).

Xtí tabla bí xta ar 'nar indicación ya mfeni ya procesamiento aproximado HMUNTS'UJE ultrasonicators: