Produção ultrassônica de β-glucanos altamente purificados

Schizophyallan é um fúngico β-glucano com propriedades imunomodulantes. Para efeitos medicinais altamente ativos, o esquizofrênico deve ter um baixo peso molecular para mostrar melhor biodisponibilidade. A ultrassônica foi comprovada para reduzir o peso molecular do esquizoide. Como método confiável e eficaz, a sônica pode ser facilmente aplicada para a produção de esquizoide de baixo peso molecular.

Cogumelos esquizofrênicos

A comuna de esquizofrênico de cogumelo contém o schizpphyllan β-glucano, também conhecido como Sizofiran, SPG, Sonifilan, SizofilanEspécies do cogumelo Esquizofrênico crescem na natureza em árvores em decomposição após estações chuvosas. Os corpos das frutas são coletados na estação seca seguinte. As espécies de esquizofrênico são ricas em compostos bioquímicos, como os glucas, e são, portanto, consumidas especialmente em países tropicais como alimentos e medicamentos. Devido às suas propriedades imunomodulatórias, antifúngicas, antineoplálicas e antivirais, a comuna de Esquizofrênico, também conhecida como cogumelo Splitgill, tem atraído empresas biotecnológicas e farmacêuticas.
O polissacarídeo esquizofrênico, também conhecido como sizofiran, sonifilan ou sizofilan, é o principal β-glucano encontrado em cogumelos esquizofrênicos, que oferecem o altamente eficaz β-glucano esquizofrênico.
Cogumelos da comuna de esquizofrênico crescem na natureza em árvores, o micrônio também pode ser cultivado em caldo de fermentação. Para aplicações farmacêuticas e cosméticas, esquizofrênico de baixo peso molecular é muito mais eficaz do que esquizofrênico de alto peso molecular. Isso se deve ao fato de que esquizoide de baixo peso molecular apresenta taxas significativamente melhores de biodisponibilidade e absorção. Aditionally, esquizoide de alto peso molecular é frequentemente problemático em aplicações, uma vez que resulta em alta viscosidade de suas soluções aquosas.
A redução do tamanho ultrassônico é uma técnica altamente eficaz e confiável para diminuir o peso molecular do esquizoide, aumentando assim a qualidade da molécula β-glucana.

Pedido de informação





Processador ultrassônico UIP2000hdT para a redução de tamanho de esquizófillan (sizofiran, SPG, sonifilan, sizofilan).

o ultrasonicator UIP2000hdT foi usado com sucesso para reduzir o peso molecular de esquizófilo, um fúngico β-glicoscano

Protocolo para a Produção de Schizophyllan de Baixo Peso Molecular

Uma vez que o esquizoide de peso molecular demonstra drasticamente melhor biodisponibilidade e propriedades de aplicação, a equipe de pesquisa de Smirnou investigou a ultrassonação para o decote e redução de tamanho da molécula β-glicosfillan.

Ultrassônica de Schizophyllan

β-1.3(1.6)-Glucan esquizofrênico (SPG) foi produzido pelo cultivo submerso de fungo s. comuna no bioreator usando sacarose como substrato.
Após o fim do cultivo, o caldo de cultura foi diluído com água desmineralizada para concentração de esquizófilo 2 g/L e ultrassônico com o Processador ultra-sônico UIP2000hdT (Hielscher Ultrasonics GmbH, Alemanha) em modo de reciclagem nos seguintes parâmetros e condições: fluxo médio de 50 mL/s, frequência de 20 kHz, saída 2000 W, sonotrode tipo BS2d22, propulsor tipo B2-1.4 e amplitude 100%. A temperatura do caldo cultural no início da sônica foi de 25°C. O caldo de cultura ultrassônico (entrada de energia específica 100 Ws/mL) foi filtrado através do filtro de profundidade Seitz HS800 sob pressão de 1,5 bar a 40°C. A esquizofila ultrassônica (uSPG) para caracterização química foi precipitada a partir do filtrado com quantidade tripla de álcool isopropílico à temperatura laboratorial, e seca a 60°C para soluções de uSPG de 12h para estudos imunológicos foram preparadas da seguinte forma: (1) o filtrado de caldo de cultura ultrassônica foi diafiltado através de 0,1m2 Pall Centramate T-series PES cassette (100 kDa cut-off) a 0,8 bar e a diafiltração continuou até que a condutividade retentate foi de 20 μS/cm; (2) a solução concentrou-se por diafiltração à concentração de uSPG 1 g/L e esterilizada por autoclavagem a 120°C/20 min. O uSPG desnaturado foi preparado de forma semelhante, exceto que o NaOH foi adicionado ao filtrado de caldo de cultura na concentração de 0,2 M e a solução alcalina foi incubada por 30 minutos em temperatura laboratorial antes da diafiltração.

Métodos analíticos

O rendimento do micélio foi estimado gravimetricamente: o caldo de cultura foi diluído com água 1:4, centrifugado 10000 × g a 25°C por 20 minutos, precipitado foi lavado com quantidade tripla de água, seco a 60°C e ponderado. Schizophyllan foi precipitado de supernante com quantidade tripla de álcool isopropílico, seco a 60°C por 24h e seu rendimento foi determinado gravimetricamente. pO2 no caldo de cultura foi medido pela sonda óptica Hamilton-Visiferm DO 120 (Hamilton, Suíça).
A viscosidade dinâmica do caldo de cultura foi medida no HAAKE Visco Tester 6L com eixos 1L e 2L a 4°C e velocidade de rotação de 30 rpm. A velocidade de filtragem foi calculada a partir do tempo de filtragem de 500 mL de caldo de cultura até 200 × filtro de profundidade Seitz HS800 (Pall, USA) de 200 mm a 1,5 bar de pressão e 40°C.
o peso molecular do uSPG foi medido pela SEC-MALLS no sistema HPLC Alliance (Águas) com as colunas PL aquagel OH60 e PL aquagel OH40, e o detector miniDAWN TREOS (Wyatt) foi concentrado por diafiltração para a concentração de uSPG 1 g/L e esterilizado por autoclavagem a 120°C/20 min. O uSPG desnaturado foi preparado de forma semelhante, exceto que o NaOH foi adicionado ao filtrado de caldo de cultura na concentração de 0,2 M e a solução alcalina foi incubada por 30 minutos em temperatura laboratorial antes da diafiltração.

Redução ultrassônica do peso molecular do fúngico β-glucano esquizofrênico (Sizofiran,SPG, Sonifilan, Sizofilan)

UIP2000hdT para a redução do peso molecular esquizofrênico


A ultrassônica é um método altamente eficaz para a produção de schizophyllan de baixo peso molecular de grau farmacêutico.

ultrasonicator UP400St (400W, 24 kHz) para processamento de esquizofrênico

Resultados:
O tratamento de ultrassônica foi aplicado diretamente ao caldo de cultura S. comuna 144 h com micélio para facilitar o processamento a jusante spg.
Características de Sonicated Schizophyllan: Esquizoide ultrassônico (uSPG) foi precipitado a partir de filtrado de caldo de cultura por álcool e caracterizado. A SEC-MALLS estimou que os MW de uSPG giram em torno de 1 MDa. O peso molecular médio do esquizofrênico da fermentação líquida é de aproximadamente 5 MDa, enquanto no cultivo de estado sólido pode atingir até 10 MDa. Comparando o peso molecular do esquizoide ultrassônico com os pesos moleculares do esquizoide nativo não tratado, um peso molecular reduzido de 5 a 10 vezes pode ser observado devido à ultrassônica.
O polissacarídeo sonicado uSPG continha 0,7%w/w de proteína e 1,0% w/w resíduo após a ignição. a hidrolise uSPG consistiu em glicose com mais de 99%. Os resultados analíticos indicam que a sônicação corta a espinha dorsal β-glucan aleatoriamente e os ramos laterais permanecem intactos, reduzindo assim o tamanho e o peso molecular do esquizofrênico. Estudos imunológicos sobre o usPG essencialmente livre de proteínas e endotoxinas mostraram que o esquizofrênico ultrassônico baixo-Mw tem pronunciado atividade imunomodulatória.

A ultrassônica é aplicada com sucesso para reduzir o peso molecular do esquizofrênico, cortando a molécula usando cavitação acústica.

Imagem AFM (na parte superior) e perfil topográfico (na parte inferior) de esquizoide ultrassônico nativo. Medição no modo de semi-contato com resolução 512 × 512 pxs2. Condições: revestimento dourado, constante de mola 15,3 N/m, ângulo do cone de ponta <22°.

Viscosidade reduzida: A ultrassonização resultou em uma diminuição significativa da viscosidade do caldo de cultura. Durante a ultrassonização, a viscosidade do caldo cultural mudou quase: a diminuição da viscosidade foi rápida no início da ultra-sonicação, mas depois desacelerou. Entrada de energia específica 100 Ws/mL foi suficiente para reduzir a viscosidade do caldo de cultura quase 7 vezes.

O ultrassônico UIP2000hdT é usado para reduzir eficáciamente o tamanho do composto fúngico esquizofrênico

Ultrassônica do caldo de cultura S.commune, que foi obtido pelo cultivo de fungos em bioreator por 144h. Efeito do período de ultrassônica (expresso como entrada de energia específica em Ws/mL) na velocidade da filtração de profundidade de caldo de cultura (coluna preta) e concentração de esquizofrênico (SPG) em filtrado (coluna cinza). Condições de ultrassônica: Processador ultrassônico UIP2000hd (20 kHz, 2000W), sonotrode BS2d22, booster B2-1.4, amplitude 100%, taxa de fluxo 50 mL/s.
(foto e estudo: ©Smirnou et al., 2017)

Filtração melhorada: O caldo de cultura tratado com ultrassom fluiu através do filtro mais rápido do que o caldo de cultura não tratado (entrada de energia específica 0 Ws/mL) com SPG de alta molecular. Além disso, a ultrassonização reduziu significativamente a perda do produto durante a filtragem. O filtrado de caldo de cultura não tratada com SPG de alta molecular (entrada de energia específica 0 Ws/mL) continha 0,3 ± 0,07 g/L SPG, enquanto a concentração de SPG antes da filtragem de profundidade era de 2 g/L. Em contraste, o filtrado de cultura ultrassônica de 100 Ws/mL continha SPG na concentração 2,2 ± 0,2 g/L, o que corresponde a quase zero perda de produto.

A sônica melhora significativamente o shizophyllan.

Ultrassônica do caldo de cultura S.commune, que foi obtido pelo cultivo de fungos em bioreator por 144h. Efeito do período de ultrassônica (expresso como entrada de energia específica em Ws/mL) na velocidade da filtração de profundidade de caldo de cultura (coluna preta) e concentração de esquizofrênico (SPG) em filtrado (coluna cinza). Condições de ultrassônica: Processador ultrassônico UIP2000hd (20 kHz, 2000W), sonotrode BS2d22, booster B2-1.4, amplitude 100%, taxa de fluxo 50 mL/s.
(foto e estudo: ©Smirnou et al., 2017)

Ultrassônica é usada para reduzir o peso molecular de esquizoide, um composto bioativo derivado do cogumelo

Imagem AFM (na parte superior) e perfil topográfico (na parte inferior) de esquizoide ultrassônico desnaturado. Medição no modo de semi-contato com resolução 512 × 512 pxs2. Condições: revestimento dourado, constante de mola 15,3 N/m, ângulo do cone de ponta < 22°.
(foto e estudo: ©Smirnou et al., 2017)

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Conclusão: Em sua conclusão, a equipe de pesquisa retoma que o processamento ultrassônico é uma tecnologia efucient para fabricação de esquizoide de baixo peso molecular, que pode então ser usado em cosméticos e medicamentos. A ultrassônica, quando aplicada em caldo de cultura completa com micélio, traz certas vantagens para a produção de esquizofrênico. Reduz as perdas do produto durante o processamento a jusante e torna possível a produção de polissacarídeo altamente purificado devido ao uso eficiente da ultrafiltração.
Além disso, os pesquisadores descobriram que o processamento ultrassônico de esquizofrênico é facilmente escalável. Uma unidade do desintegrador ultrassônico UIP2000hdT de planta piloto processou 1 Litro de caldo de cultura em 110 s no modo de fluxo. A produtividade do sistema pode ser facilmente aumentada por conexão sequencial de unidades adicionais de ultrassom.

Equipamento ultrassônico de alto desempenho para processamento fúngico glucano

O UIP4000hdT é um misturador ultrassônico ultrassônico de 4000 watts.A fragmentação de polissacarídeos, como glucas, bem como outros compostos bioativos, como a quitina e a quitan, pode ser processos confiáveis com o equipamento ultrassônico de alto desempenho da Hielscher. Nossos ultrassonicadores podem fornecer altas amplitudes, oferecem controlabilidade precisa sobre os parâmetros do processo e podem ser operados 24 horas por dia, 7 dias por semana sob carga pesada e em ambientes exigentes. A gama de equipamentos da Hielscher Ultrasonics cumpre esses requisitos de forma confiável. Além do excelente desempenho do ultrassom, os ultrassonicadores hielscher possuem alta eficiência energética, o que é uma vantagem econômica significativa – especialmente quando empregado em produção comercial em grande escala.
Os ultrassonicadores hielscher são sistemas de alto desempenho que podem ser equipados com acessórios como sonotrodes, boosters, reatores ou células de fluxo para atender às necessidades do seu processo de uma maneira ideal. Com a exibição de cores digitais, a opção de predefinição de sonication runs, gravação automática de dados em um cartão SD integrado, controle remoto do navegador e muito mais recursos, maior controle de processo e simpatia do usuário são assegurados. Emparelhados com robustez e capacidade de carga pesada, os sistemas ultrassônicos hielscher são o seu cavalo de trabalho confiável em produção. A redução do peso molecular de β-glicoscanos como esquizofrênico requer ultrassom poderoso para obter o decote direcionado e um produto esquizofrênico final de alta qualidade, que pode ser usado para aplicações farmacêuticas.

A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators:

Volume batch Quociente de vazão Dispositivos Recomendados
1 a 500mL 10 a 200 mL / min UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL / min UP200Ht, UP400St
0.1 a 20L 00,2 a 4 L / min UIP2000hdT
10 a 100L 2 de 10L / min UIP4000hdT
n / D. 10 a 100L / min UIP16000
n / D. maior aglomerado de UIP16000

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A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho para aplicações de mistura, dispersão, emulsificação e extração em escala laboratoria, piloto e industrial.



Literatura / Referências

Fatos, vale a pena conhecer

Esquizofrênico – Um Fúngico β-Glucano

Esquizofrênico, também conhecido como sizofiran, SPG, sonifilan, sizofilan, é um polissacarídeo extracelular neutro produzido pelo fungo Schizophyllum commune Fries, uma espécie de cogumelo Basidiomycetes. Schizophyllan é um beta-d-glucano solúvel, cujo mecanismo exato de ação ainda não está totalmente elucidado, mas este β-glucano específico mostra efeitos imunomoduladores e antitumorais. Embora o mecanismo exato de ação de Sizofiran ainda não tenha sido totalmente elucidado, este agente parece estimular o sistema imunológico aumentando a produção de citocinas, ativando macrófagos e células langerhans e aumentando a atividade de células de leucócitos polimorfonucleares (PML) e assassinos naturais (NK). Sizofiran foi encontrado bastante ineficaz contra o câncer gástrico, mas o tempo de sobrevivência prolongado em pacientes com câncer de cabeça e pescoço. No câncer cervical, Sizofiran prolongou a sobrevivência e o tempo de recidiva para os casos do estágio II, mas não o estágio III, e mostrou maior eficácia quando injetado diretamente na massa tumoral. Sonifilan é usado como modificador de resposta biológica (BRM) com radioterapia para tratamento de câncer no Japão. Foi lançado para câncer cervical na Coreia do Sul em 1998.


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