Ultradźwiękowa produkcja wysokooczyszczonych β-glukanów schizofilanu

Schizofilan jest β-glukanem grzybowym o właściwościach immunomodulujących. Dla uzyskania wysoce aktywnych efektów leczniczych, schizofilan musi mieć niską masę cząsteczkową, aby wykazać lepszą biodostępność. Udowodniono, że ultradźwięki zmniejszają masę cząsteczkową schizofilanu. Jako niezawodna i skuteczna metoda, sonikacja może być łatwo zastosowana do produkcji schizofilanu o niskiej masie cząsteczkowej.

Schizophyllum Grzyby

Grzyb Schizophyllum commune zawiera β-glukan schizpphyllan, znany również jako Sizofiran, SPG, Sonifilan, SizofilanGatunki grzybów z rodzaju Schizophyllum rosną w naturze na rozkładających się drzewach po porze deszczowej. Owocniki zbierane są w następnej porze suchej. Gatunki Schizophyllum są bogate w związki biochemiczne takie jak glukany i dlatego są spożywane szczególnie w krajach tropikalnych jako żywność i lek. Ze względu na swoje właściwości immunomodulacyjne, przeciwgrzybicze, przeciwnowotworowe i przeciwwirusowe, Schizophyllum commune, znany również jako grzyb Splitgill, przyciąga firmy biotechnologiczne i farmaceutyczne.
Polisacharyd schizofilan, znany również jako sizofiran, sonifilan lub sizofilan, jest głównym β-glukanem występującym w grzybach Schizophyllum, które oferują wysoce skuteczny bioaktywny β-glukan schizofilan.
Grzyby Schizophyllum commune rosną w naturze na drzewach, grzybnia może być również hodowana w bulionie fermentacyjnym. W zastosowaniach farmaceutycznych i kosmetycznych schizofilan o niskiej masie cząsteczkowej jest o wiele bardziej skuteczny niż schizofilan o wysokiej masie cząsteczkowej. Wynika to z faktu, że schizofilan o niskiej masie cząsteczkowej wykazuje znacznie lepszą biodostępność i szybkość wchłaniania. Ponadto, schizofilan o wysokiej masie cząsteczkowej jest często problematyczny w zastosowaniach, ponieważ powoduje wysoką lepkość roztworów wodnych.
Ultradźwiękowa redukcja rozmiaru jest wysoce skuteczną i niezawodną techniką obniżania masy cząsteczkowej schizofilanu, a tym samym zwiększania jakości cząsteczki β-glukanu.

Zapytanie o informacje




Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.


Procesor ultradźwiękowy UIP2000hdT do redukcji wielkości schizofilanu (sizofiran, SPG, sonifilan, sizofilan).

ultrasonicator UIP2000hdT został z powodzeniem użyty do zmniejszenia masy cząsteczkowej schizofilanu, grzybowego β-glukanu

Protokół wytwarzania schizofilanu o niskiej masie cząsteczkowej

Ponieważ schizofilan o dużej masie cząsteczkowej wykazuje drastycznie lepszą biodostępność i właściwości aplikacyjne, zespół badawczy Smirnou zbadał ultradźwięki w celu rozszczepienia i zmniejszenia rozmiaru cząsteczki β-glukanu schizofilanu.

Ultrasonikowanie schizofilanu

β-1,3(1,6)-glukan schizofilan (SPG) produkowany był w wyniku zanurzonej hodowli grzyba S. commune w bioreaktorze z wykorzystaniem sacharozy jako substratu.
Po zakończeniu hodowli bulion hodowlany rozcieńczano wodą demineralizowaną do stężenia schizofilanu 2 g/L i poddawano działaniu ultradźwięków. Procesor ultradźwiękowy UIP2000hdT (Hielscher Ultrasonics GmbH, Niemcy) w trybie recycle przy następujących parametrach i warunkach: przepływ medium 50 mL/s, częstotliwość 20 kHz, moc wyjściowa 2000 W, sonotroda typu BS2d22, booster typu B2-1,4 i amplituda 100%. Temperatura bulionu hodowlanego w chwili rozpoczęcia sonikacji wynosiła 25°C. Ultradźwiękowy wywar hodowlany (nakład energii właściwej 100 Ws/mL) filtrowano przez filtr wgłębny Seitz HS800 pod ciśnieniem 1,5 bara w temperaturze 40°C. Ultradźwiękowy schizofilan (uSPG) do charakterystyki chemicznej wytrącano z przesączu potrójną ilością alkoholu izopropylowego w temperaturze laboratoryjnej, a następnie suszono w temperaturze 60°C przez 12h. Roztwory uSPG do badań immunologicznych przygotowywano w następujący sposób: (1) ultradźwiękowy przesącz z bulionu hodowlanego diafiltrowano przez 0,1m2 kasety Pall Centramate T-series PES (100 kDa cut-off) pod ciśnieniem 0,8 bara, a diafiltrację kontynuowano do momentu, gdy przewodność retentatu wynosiła 20 μS/cm; (2) roztwór zagęszczano przez diafiltrację do stężenia uSPG 1 g/L i sterylizowano przez autoklawowanie w 120°C/20 min. Denaturowany uSPG przygotowywano w podobny sposób, z tą różnicą, że do przesączu bulionu hodowlanego dodawano NaOH w stężeniu 0,2 M, a alkalizowany roztwór inkubowano przez 30 min w temperaturze laboratoryjnej przed diafiltracją.

Metody analityczne

Wydajność grzybni oceniano grawimetrycznie: wywar hodowlany rozcieńczano wodą w stosunku 1:4, odwirowywano 10000 × g w 25°C przez 20 min, osad przemywano potrójną ilością wody, suszono w 60°C i ważono. Schizofilan wytrącano z supernatantu potrójną ilością alkoholu izopropylowego, suszono w temp. 60°C przez 24h i oznaczano jego wydajność grawimetrycznie. pO2 w pożywce mierzono sondą optyczną Hamilton-Visiferm DO 120 (Hamilton, Szwajcaria).
Lepkość dynamiczną wywaru hodowlanego mierzono na aparacie HAAKE Visco Tester 6L z wrzecionami 1L i 2L w temperaturze 4°C i prędkości obrotowej 30 obr/min. Szybkość filtracji obliczano na podstawie czasu filtracji 500 mL wywaru hodowlanego przez filtr wgłębny Seitz HS800 (Pall, USA) o wymiarach 200 × 200 mm przy ciśnieniu 1,5 bara i temperaturze 40°C.
Masę cząsteczkową uSPG mierzono metodą SEC-MALLS na systemie HPLC Alliance (Waters) z szeregowo połączonymi kolumnami PL aquagel OH60 i PL aquagel OH40 oraz detektorem miniDAWN TREOS (Wyatt), zagęszczano przez diafiltrację do stężenia uSPG 1 g/L i sterylizowano przez autoklawowanie w temp. 120°C/20 min. Denaturowany uSPG przygotowywano w podobny sposób, z tą różnicą, że do przesączu bulionu hodowlanego dodawano NaOH w stężeniu 0,2 M, a alkalizowany roztwór inkubowano przez 30 min w temperaturze laboratoryjnej przed diafiltracją.

Ultradźwiękowa redukcja masy cząsteczkowej grzybowego β-glukanu schizofilanu (Sizofiran,SPG, Sonifilan, Sizofilan)

UIP2000hdT dla zmniejszenia masy cząsteczkowej schizofilanu


Ultrasonikowanie jest wysoce efektywną metodą produkcji farmaceutycznej schizofilanu o niskiej masie cząsteczkowej.

ultradźwięk UP400St (400W, 24kHz) do przetwarzania schizofilanu

wyniki:
Zabieg ultradźwiękowy zastosowano bezpośrednio do bulionu z grzybnią S. commune 144-h, aby ułatwić dalsze przetwarzanie SPG.
Charakterystyka sonikowanego schizofilanu: Schizofilan poddany działaniu ultradźwięków (uSPG) został wytrącony z filtratu bulionu hodowlanego za pomocą alkoholu i scharakteryzowany. SEC-MALLS oszacował Mw uSPG na około 1 MDa. Średnia masa cząsteczkowa schizofilanu pochodzącego z fermentacji płynnej wynosi około 5 MDa, podczas gdy w hodowli w stanie stałym może osiągać nawet 10 MDa. Porównując masę cząsteczkową schizofilanu poddanego działaniu ultradźwięków z masą cząsteczkową schizofilanu natywnego, niepoddanego obróbce ultradźwiękowej, można zaobserwować 5- do 10-krotne zmniejszenie masy cząsteczkowej w wyniku działania ultradźwięków.
Sonikowany polisacharyd uSPG zawierał 0,7%w/w białka i 1,0%w/w pozostałości po spaleniu. Hydrolizat uSPG składał się w ponad 99% z glukozy. Wyniki analityczne wskazują, że sonikacja rozszczepia szkielet β-glukanu w sposób losowy, a boczne gałęzie pozostają nienaruszone, zmniejszając w ten sposób rozmiar i masę cząsteczkową schizofilanu. Badania immunologiczne na uSPG wolnym od białek i endotoksyn wykazały, że poddany sonikacji schizofilan o niskiej masie cząsteczkowej wykazuje wyraźną aktywność immunomodulacyjną.

Ultradźwięki są z powodzeniem stosowane do redukcji masy cząsteczkowej schizofilanu poprzez rozszczepienie cząsteczki za pomocą kawitacji akustycznej.

Obrazowanie AFM (u góry) i profil topograficzny (u dołu) natywnego schizofilanu poddanego działaniu ultradźwięków. Pomiar w trybie semi-contact z rozdzielczością 512 × 512 pxs2. Warunki: pokrycie złotem, stała sprężystości 15.3 N/m, kąt stożka końcówki <22°.

Zmniejszona lepkość: Ultradźwiękowanie powodowało znaczne obniżenie lepkości wywaru hodowlanego. Podczas ultradźwięków lepkość bulionu hodowlanego zmieniała się nieliniowo: spadek lepkości był szybki na początku ultradźwięków, ale później ulegał spowolnieniu. Energia jednostkowa 100 Ws/mL wystarczała do prawie 7-krotnego zmniejszenia lepkości bulionu hodowlanego.

Ultradźwiękowiec UIP2000hdT jest używany do skutecznego zmniejszania rozmiarów związku grzybowego schizofilanu.

Ultradźwiękowa obróbka wywaru hodowlanego S.commune, otrzymanego w wyniku hodowli grzyba w bioreaktorze przez 144h. Wpływ czasu trwania ultradźwięków (wyrażonego jako jednostkowy nakład energii w Ws/mL) na szybkość filtracji wgłębnej wywaru hodowlanego (kolumna czarna) oraz stężenie schizofilanu (SPG) w przesączu (kolumna szara). Warunki ultradźwięków: Procesor ultradźwiękowy UIP2000hd (20 kHz, 2000W)sonotroda BS2d22, booster B2-1.4, amplituda 100%, prędkość przepływu 50 mL/s.
(zdjęcie i opracowanie: ©Smirnou et al., 2017)

Ulepszona filtracja: Bulion hodowlany poddany działaniu ultradźwięków przepływał przez filtr szybciej niż bulion hodowlany nie poddany działaniu ultradźwięków (nakład energii właściwej 0 Ws/mL) z wysokocząsteczkowym SPG. Ponadto, ultradźwięki znacząco zmniejszyły straty produktu podczas filtracji. Przesącz z nieprzetworzonego bulionu hodowlanego z wysokocząsteczkowym SPG (specyficzny nakład energii 0 Ws/mL) zawierał 0,3 ± 0,07 g/L SPG, podczas gdy stężenie SPG przed filtracją wgłębną wynosiło 2 g/L. Natomiast przesącz z hodowli poddanej ultradźwiękom o energii 100 Ws/mL zawierał SPG w stężeniu 2,2 ± 0,2 g/L, co odpowiada prawie zerowym stratom produktu.

Sonikacja znacznie poprawia jakość shizofylanu.

Ultradźwiękowa obróbka wywaru hodowlanego S.commune, otrzymanego w wyniku hodowli grzyba w bioreaktorze przez 144h. Wpływ czasu trwania ultradźwięków (wyrażonego jako jednostkowy nakład energii w Ws/mL) na szybkość filtracji wgłębnej wywaru hodowlanego (kolumna czarna) oraz stężenie schizofilanu (SPG) w przesączu (kolumna szara). Warunki ultradźwięków: Procesor ultradźwiękowy UIP2000hd (20 kHz, 2000W)sonotroda BS2d22, booster B2-1.4, amplituda 100%, prędkość przepływu 50 mL/s.
(zdjęcie i opracowanie: ©Smirnou et al., 2017)

Ultradźwięki są stosowane w celu zmniejszenia masy cząsteczkowej schizofilanu, bioaktywnego związku pochodzącego z grzybów

Obrazowanie AFM (u góry) i profil topograficzny (u dołu) zdenaturowanego ultradźwiękowo schizofilanu. Pomiar w trybie semi-contact o rozdzielczości 512 × 512 pxs2. Warunki: pokrycie złotem, stała sprężystości 15.3 N/m, kąt stożka końcówki < 22°.
(zdjęcie i opracowanie: ©Smirnou et al., 2017)

Zapytanie o informacje




Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.


Wnioski: W podsumowaniu zespół badawczy stwierdza, że obróbka ultradźwiękowa jest efektywną technologią wytwarzania schizofilanu o niskiej masie cząsteczkowej, który może być następnie wykorzystany w kosmetyce i medycynie. Ultradźwięki, stosowane na kompletnym bulionie hodowlanym z grzybnią, przynoszą pewne korzyści w produkcji schizofilanu. Zmniejsza ona straty produktu podczas dalszego przetwarzania i umożliwia produkcję wysoko oczyszczonego polisacharydu dzięki efektywnemu wykorzystaniu ultrafiltracji.
Dodatkowo badacze stwierdzili, że ultradźwiękowe przetwarzanie schizofilanu jest łatwo skalowalne. Jedno urządzenie w instalacji pilotażowej dezintegratora ultradźwiękowego UIP2000hdT przetwarzało 1 litr bulionu hodowlanego w ciągu 110 s w trybie przepływowym. Wydajność systemu można łatwo zwiększyć poprzez sekwencyjne podłączenie dodatkowych jednostek ultradźwiękowych.

Wysokowydajne urządzenia ultradźwiękowe do przetwarzania glukanu grzybowego

UIP4000hdT jest ultradźwiękowym mieszalnikiem liniowym o mocy 4000 W.Rozdrabnianie polisacharydów, takich jak glukany, jak również innych związków bioaktywnych, takich jak chityna i chitozan, można niezawodnie przeprowadzić za pomocą wysokowydajnych urządzeń ultradźwiękowych firmy Hielscher. Nasze ultradźwięki osiągają wysokie amplitudy, oferują precyzyjne sterowanie parametrami procesu i mogą być eksploatowane 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, pod dużym obciążeniem i w wymagających środowiskach. Urządzenia firmy Hielscher Ultrasonics spełniają te wymagania w sposób niezawodny. Oprócz doskonałych parametrów ultradźwiękowych, ultradźwięki firmy Hielscher odznaczają się wysoką sprawnością energetyczną, co stanowi istotną zaletę ekonomiczną. – zwłaszcza przy zastosowaniu w produkcji na dużą skalę.
Ultradźwiękowe urządzenia firmy Hielscher są wysokowydajnymi systemami, które mogą być wyposażone w akcesoria takie jak sonotrody, boostery, reaktory lub komory przepływowe, aby optymalnie dopasować się do potrzeb procesowych.Dzięki cyfrowemu kolorowemu wyświetlaczowi, możliwości zaprogramowania przebiegu sonikacji, automatycznemu zapisowi danych na zintegrowanej karcie SD, zdalnemu sterowaniu przez przeglądarkę i wielu innym funkcjom zapewniona jest najwyższa kontrola procesu i łatwość obsługi. W połączeniu z wytrzymałością i dużą nośnością systemy ultradźwiękowe firmy Hielscher są niezawodnym koniem roboczym w produkcji.Redukcja masy cząsteczkowej β-glukanów, takich jak schizofilan, wymaga zastosowania silnych ultradźwięków, aby uzyskać ukierunkowane rozszczepienie i wysokiej jakości produkt końcowy schizofilanu, który może być stosowany w farmacji.

Poniższa tabela daje wskazanie przybliżonej mocy przerobowych naszych ultrasonicators:

Wielkość partii natężenie przepływu Polecane urządzenia
1 do 500mL 10-200mL/min UP100H
10 do 2000mL 20-400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 do 20L 0.2 do 4L/min UIP2000hdT
10-100L 2 do 10L/min UIP4000hdT
b.d. 10-100L/min UIP16000
b.d. większe klaster UIP16000

Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!

Poproś o więcej informacji

Prosimy o skorzystanie z poniższego formularza w celu uzyskania dodatkowych informacji na temat procesorów ultradźwiękowych, zastosowań i ceny. Chętnie omówimy z Państwem proces i zaproponujemy Państwu system ultradźwiękowy spełniający Państwa wymagania!









Proszę zwrócić uwagę na nasze Polityka prywatności.


Ultradźwiękowe homogenizatory o wysokim ścinaniu są stosowane w laboratoriach, na stanowiskach badawczych, w procesach pilotażowych i przemysłowych.

Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe do zastosowań mieszania, dyspergowania, emulgowania i ekstrakcji na skalę laboratoryjną, pilotażową i przemysłową.



Literatura / materiały źródłowe

Fakty Warto wiedzieć

Schizofilan – A Grzybowy β-glukan

Schizofilan, znany również jako sizofiran, SPG, sonifilan, sizofilan, jest neutralnym polisacharydem zewnątrzkomórkowym produkowanym przez grzyb Schizophyllum commune Fries, gatunek grzyba z rodziny Basidiomycetes. Schizofilan jest rozpuszczalnym beta-D-glukanem, którego dokładny mechanizm działania nie jest jeszcze w pełni wyjaśniony, ale ten specyficzny β-glukan wykazuje działanie immunomodulujące i przeciwnowotworowe. Chociaż dokładny mechanizm działania sizofiranu nie został jeszcze w pełni wyjaśniony, wydaje się, że środek ten stymuluje układ odpornościowy poprzez zwiększanie produkcji cytokin, aktywację makrofagów i komórek Langerhansa oraz zwiększanie aktywności leukocytów wielojądrzastych (PML) i komórek NK (natural killer). Sizofiran okazał się raczej nieskuteczny w zwalczaniu raka żołądka, ale wydłużał czas przeżycia u pacjentów z rakiem głowy i szyi. W raku szyjki macicy sizofiran wydłużał czas przeżycia i czas do nawrotu choroby w przypadkach w stadium II, ale nie w stadium III, i wykazywał dodatkową skuteczność, gdy był wstrzykiwany bezpośrednio do masy guza. Sonifilan jest stosowany w Japonii jako biologiczny modyfikator odpowiedzi (BRM) w połączeniu z radioterapią w leczeniu nowotworów. W Korei Południowej wprowadzono go na rynek w 1998 r. w leczeniu raka szyjki macicy.


Ultradźwięki o wysokiej wydajności! Paleta produktów firmy Hielscher obejmuje pełne spektrum od kompaktowych ultradźwięków laboratoryjnych, poprzez urządzenia stołowe, aż po przemysłowe systemy ultradźwiękowe.

Firma Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do wielkość przemysłowa.