Hielscher Ultrazvočna tehnologija

Biosintetična proizvodnja humanega mleka Oligosaharidov

Biosinteza oligosaharidov (HMO) s fermentacijo ali encimskimi reakcijami je kompleksen, porabljiv in pogosto nizko donosen proces. Ultrasonication povečuje masni prenos med substrata in celic tovarn ans stimulira rast celic in metabolizem. S tem ultrazvočno razbijanje stopnjuje fermentacijo in biokemije, kar ima za posledico pospešeno in učinkovitejšo proizvodnjo HMO.

Oligosaharidi za človeško mleko

Oligosaharidi človeškega mleka (HMO), znani tudi kot glikani iz humanega mleka, so molekule sladkorja, ki so del skupine oligosaharidov. Med pomembnimi primeri hmos sta 2'-fukosillaktose (2′-FL), lakto-N-neotetraoze (LNnT), 3'-galaktozillaktoze (3′-GL) in difukozillaktose (DFL).
Medtem ko je človeško materino mleko se kompenzira več kot različnih 150 HMO struktur, le 2'-fucosillactose (2'-FL) in lakto-N-neotetraoze (LNnT) se trenutno proizvajajo na komercialni ravni in se uporabljajo kot prehranske dodatke v začetni formuli za dojenčke.
Humani mlečni oligosaharidi (HMO) so znani po svojem pomenu v prehrani dojenčkov. Oligosaharidi človeškega mleka so edinstvena vrsta hranil, ki delujejo kot prebiotiki, protilepilna protimikrobna zdravila in imunomodulatorji v črevesju dojenčka in bistveno prispevajo k razvoju možganov. HMO so izključno najdemo v materinem mleku ljudi; drugo mleko sesalcev (npr. krava, koza, ovce, kamele itd.) nima te posebne oblike oligosaharidov.
Oligosaharidi človeškega mleka so tretja najbolj obilna trdna sestavina v materinem mleku, ki je lahko prisotna v raztopljeni ali emulgirani ali suspendirani obliki v vodi. Laktoza in maščobne kisline so najbolj obilne trdne snovi, ki jih najdemo v materinem mleku. HMO so prisotni v koncentraciji 0, 35–0, 88 unč (9, 9–24, 9 g)/ L. Znano je približno 200 strukturno različnih oligosaharidov materinega mleka. Prevladujoči oligosaharid pri 80 % vseh žensk je 2′-fukosillaktoze, ki je prisotna v materinem mleku pri človeku v koncentraciji približno 2, 5 g/ l.
Ker se hmos ne prebavi, ne calorically prispevajo k prehrani. Ker so neprebavljivi ogljikovi hidrati, delujejo kot prebiotiki in so selektivno fermentirani z zaželeno mikrofloro črevesja, zlasti bifidobakterije.

Zdravstvene koristi humanega mleka Oligosaharidov (HMO)

  • spodbujanje razvoja dojenčkov
  • so pomembni za razvoj možganov
  • ima protivnetno in
  • antilepilni učinki v prebavnem traktu
  • podpira imunski sistem pri odraslih
Ultrasonication and the use of ultrasonic bioreactors (sono-bioreactors) are highly effective to promote mass transfer between substrate and living cells used as cell factories

na Ultrazvočni procesor UIP2000hdT poveča prenos mase in aktivira celične tovarne za višje donose biosinteziziranih bioloških molekul, kot so HMO

Prošnja za informacije




Upoštevajte naše Politika zasebnosti.


Biosinteza humanega mleka Oligosaharidov

Celične tovarne in encimski / kemo-encimski sistemi so sedanje tehnologije, ki se uporabljajo za sintezo HMO. Za proizvodnjo HMO v industrijskem obsegu so fermentacija mikrobnih tovarn celic, biohiološka sinteza in različne encimske reakcije izvedljivi načini bioproizvodnje HMO. Zaradi ekonomskih razlogov je biosteza prek tovarn mikrobnih celic trenutno edina tehnika, ki se uporablja na ravni industrijske proizvodnje HMO.

Fermentacija HMO z mikrobiološkimi celicami

E.coli, Saccharomyces cerevisiae in Lactococcus lactis se pogosto uporabljajo celične tovarne, ki se uporabljajo za biološko proizvodnjo bioloških molekul, kot so HMO. Fermentacija je biokemični proces z uporabo mikroorganizmov za pretvorbo substrata v ciljne biološke molekule. Mikrobne tovarne celic uporabljajo preproste sladkorje kot substrat, ki jih pretvorijo v HMO. Ker so enostavni sladkorji (npr. laktoza) obilna, poceni podlaga, je postopek biozekteze stroškovno učinkovit.
Na stopnjo rasti in biokonverzije vpliva predvsem masni prenos hranil (substrata) v mikroorganizme. Hitrost prenosa mase je glavni dejavnik, ki vpliva na sintezo izdelka med fermentacijo. Ultrasonication je dobro znano, da spodbujajo prenos mase.
Med fermentacijo je treba pogoje v bioreaktorju stalno spremljati in regulirati, tako da lahko celice rastejo v najkrajšem možnem času, da nato proizvedejo ciljne biomolekule (npr. oligosaharide, kot so HMO; insulin; rekombinantne beljakovine). Teoretično se nastajanje izdelka začne takoj, ko začne celična kultura rasti. Vendar pa se zlasti v gensko spremenjenih celicah, kot so inženirski mikroorganizmi, običajno sproži pozneje z dodajanjem kemične snovi substratu, ki povečuje izražanje ciljnega biomolekula. Ultrazvočni bioreactors (sono-bioreactor) je mogoče natančno nadzorovati in omogočajo posebno stimulacijo mikrobov. Posledica tega je pospešena biosinteza in višji donosi.
Ultrazvočna liza in ekstrakcija: Fermentacija kompleksnih HMOs je lahko omejena z nizko fermentacijo titri in izdelki, ki ostanejo znotrajcelični. Ultrazvočna liza in ekstrakcija se uporablja za sproščanje znotrajceličnega materiala pred čiščenjem in navzdol-stream procesov.

Ultrazvočno spodbujati fermentacijo

Hitrost rasti mikrobov, kot so Escherichia coli, inženirstva E.coli, Saccharomyces cerevisiae in Lactococcus lactis se lahko pospeši s povečanjem stopnje prenosa mase in celične stene prežijo z uporabo nadzorovanih nizkofrekvenčnih ultrasonication. Kot blaga, ne-toplotna tehnika obdelave, ultrasonication uporablja izključno mehanske sile v fermentacijsko juho.
Akustična kavitacija: Delovno načelo ultrazvočnega razbijanja temelji na akustični kavitaciji. Ultrazvočna sonda (sonotrode) pari nizkofrekvenčni ultrazvok d valovi v mediju. Ultrazvočni valovi potujejo skozi tekočino, ki ustvarja izmenično visokotlačni (stiskanje) / nizkotlačni (rarefaction) ciklov. S stiskanjem in raztezanjem tekočine v izmeničnih ciklih se pojavijo minutni vakuumski mehurčki. Ti majhni vakuumski mehurčki rastejo v več ciklih, dokler ne dosežejo velikosti, kjer ne morejo absorbirati nobene nadaljnje energije. Na tej točki največje rasti, vakuumski mehurček implodes nasilno in ustvarja lokalno ekstremne pogoje, znan kot pojav kavitacije. V kavitacijskem "vročem pega" je mogoče opaziti visokotlačne in temperaturne diferencialne in intenzivne škarje s tekočimi curki do 280 m/s. S temi kavitacijskimi učinki je dosežen temeljit prenos mase in sonoporacija (perforacija celičnih sten in celičnih membran). Hranila substrata so v zraku v in v žive cele celice, tako da so celice tovarne optimalno hranjene in rast, kot tudi menjalni tečaji so pospešeni. Ultrazvočni bioreactors so preprosta, vendar zelo učinkovita strategija za obdelavo biomase v procesu biosinteze z enim loncem.
Natančno kontrolirana, blaga ultrazvočna razbijanje je dobro znano, da okrepi fermentacijske procese.
Ultrazvočno razbijanje izboljšuje "produktivnost številnih bioprocesov, ki vključujejo žive celice z izboljšanjem privzema substrata, večjo proizvodnjo ali rastjo s povečanjem celične poroznosti in potencialno okrepljenim sproščanjem celičnih komponent." (Naveena et al. 2015)
Preberite več o ultrazvočno podprto fermentacijo!
Prednosti ultrazvočno intenzivne fermentacije

  • povečan donos
  • Pospešena fermentacija
  • Stimulacija, specifična za celico
  • Povečan privzem substrata
  • Povečana poroznost celic
  • enostaven za uporabo
  • varna
  • Enostavno retro-opremljanje
  • linearna lestvica navzgor
  • Obdelava serije ali iniina
  • hitro RoI

Naveena et al. (2015) je ugotovila, da ultrazvočna intenzifikacija ponuja več prednosti med bioprocesiranjem, vključno z nizkimi stroški poslovanja v primerjavi z drugimi možnostmi zdravljenja, enostavnostjo delovanja in skromnimi zahtevami glede moči.

Agitated ultrasonic tank (sono-bioreactor) for batch processing

Rezervoar z 8kW ultrasonicators in mešalnikom

Visoko zmogljivi ultrazvočni fermentacijski reaktorji

Fermentacijski procesi vključujejo žive mikroorganizme, kot so bakterije ali kvasovke, ki delujejo kot celične tovarne. Medtem ko se ultrazvočno razbijanje uporablja za spodbujanje prenosa mase in povečanje rasti mikroorganizma in stopnje pretvorbe, je ključnega pomena za nadzor ultrazvočne intenzivnosti ravno zato, da bi se izognili uničenju celičnih tovarn.
Hielscher Ultrasonics je specialist za oblikovanje, proizvodnjo in distribucijo visoko zmogljivih ultrasonicators, ki jih je mogoče natančno nadzorovati in spremljati, da se zagotovi vrhunsko fermentacijo donosov.
Natančen nadzor nad ultrazvočne parametre procesa, ki jih Hielscher Ultrazvočna' Inteligentna programska opremaNadzor procesa ni bistven le za visoke donose in vrhunsko kakovost, ampak omogoča ponavljanje in razmnoževanje rezultatov. Še posebej, ko ist pride do stimulacije celic tovarn, celic specifične prilagoditev parametrov ultrazvočno razbijanje je bistvenega pomena za doseganje visokih donosov in za preprečevanje razgradnje celic. Zato so vsi digitalni modeli Hielscher ultrasonicators opremljeni z inteligentno programsko opremo, ki vam omogoča, da prilagodite, spremljate in revidirate parametre ultrazvočnega razbijanje. Ultrazvočni procesni parametri, kot so amplituda, temperatura, tlak, trajanje ultrazvočnega razbijanja, delovni cikli in vnos energije, so bistveni za spodbujanje proizvodnje HMO s fermentacijo.
Pametna programska oprema Hielscher ultrasonicators beleži samodejno vse pomembne procesne parametre na integrirani SD-kartici. Samodejno snemanje podatkov procesa ultrazvočnega razbijanja so temelj za standardizacijo procesa in ponovljivost / ponovljivost, ki so potrebne za dobre proizvodne prakse (GMP).

Hielscher Ultrazvočna Cascatrode

cascatrodeTm v ultrazvočnem reaktorju pretočne celice

Ultrazvočni rektorji za fermentacijo

Hielscher Ultrazvočna CascatrodeHielscher ponuja ultrazvočne sonde različnih velikosti, dolžine in geometrij, ki se lahko uporabljajo za serije, kot tudi neprekinjeno pretočno zdravljenje. Ultrazvočni reaktorji, znani tudi kot sono-bioreactors, so na voljo za vsako prostornino, ki zajema ultrazvočno bioprocesosing iz majhnih laboratorijskih vzorcev za pilot in popolnoma komercialno raven proizvodnje.
Znano je, da lokacija ultrazvočnega sonotrode v reakcijski posodi vpliva na porazdelitev kavitacije in mikro-streaming v mediju. Sonotrode in ultrazvočni reaktor je treba izbrati v skladu s prostornino obdelave celične juhe. Medtem ko se ultrazvočno razbijanje lahko izvaja v seriji in v neprekinjenem načinu, je za velike proizvodne količine priporočljiva uporaba naprave s stalnim pretokom. Skozi ultrazvočno pretočno celico, vse celice medij dobi popolnoma enako izpostavljenost ultrazvočno razbijanje zagotavlja najbolj učinkovito zdravljenje. Hielscher Ultrasonics široko paleto ultrazvočne sonde in reaktorji pretočne celice omogoča sestavljanje idealno ultrazvočno nastavitev bioprocessing.

Hielscher Ultrazvočna – Od laboratorija do pilota do proizvodnje

Hielscher Ultrasonics zajema celoten spekter ultrazvočne opreme, ki ponuja kompaktne ročne ultrazvočne homogenizatorje za pripravo vzorcev na klopi-top in pilotnih sistemov, kot tudi močne industrijske ultrazvočne enote, ki lahko proces truckloads na uro. Biti vsestranski in prilagodljiv pri montaži in montaži možnosti, Hielscher ultrasonicators lahko enostavno vključiti v vse vrste serij reaktorjev, krmijo serije ali stalno pretočno nastavitev.
Različni dodatki, kot tudi prilagojene dele omogočajo idealno prilagoditev vašega ultrazvočnega nastavitev na vaše zahteve procesa.
Zgrajena za 24 / 7 delovanje pri polni obremenitvi in težkih v zahtevnih pogojih, Hielscher ultrazvočni procesorji so zanesljivi in zahtevajo le nizko vzdrževanje.
V spodnji tabeli vam daje podatek o približni zmogljivosti obdelave naših ultrasonicators:

serija Volume Pretok Priporočena naprave
1 do 500ml 10 do 200 ml / min UP100H
10 do 2000 ml 20 do 400ml / min UP200Ht, UP400St
00,1 do 20L 00,2 do 4L / min UIP2000hdT
10 do 100L 2 do 10L / min UIP4000hdT
ni podatkov 10 do 100L / min UIP16000
ni podatkov večja gruča UIP16000

Kontaktiraj nas! / Vprašajte nas!

Vprašajte za več informacij

Prosimo, uporabite spodnji obrazec, da zahteva dodatne informacije o ultrazvočni procesorji, aplikacije in ceno. Mi bo z veseljem razpravljali vaš proces z vami in vam ponudimo ultrazvočni sistem, ki izpolnjuje vaše zahteve!









Prosimo, upoštevajte naše Politika zasebnosti.


Hielscher Ultrazvočna izdeluje visoko zmogljivih ultrazvočnih homogenizers za disperzijo, emulgiranje in ekstrakcijo celic.

Visoke moči ultrazvočni homogenizers iz laboratorij do Pilot in Industrijski lestvica.

Literatura/reference



Dejstva je treba vedeti

Biosinteza z uporabo celičnih tovarn

Mikrobna tovarna celic je metoda bioengineering, ki uporablja mikrobne celice kot proizvodni obrat. Z gensko inženiring mikrobov, DNK mikroorganizmov, kot so bakterije, kvasovke, glive, celice sesalcev, ali alge se spremeni obračanja mikrobov v celične tovarne. Celične tovarne se uporabljajo za pretvorbo substratov v dragocene biološke molekule, ki se uporabljajo npr. Različne strategije biosinteze, ki temelji na celicah, so namenjene nastajanju avtohtonih metabolitov, izražanju heterolognih biosintetičnih poti ali izražanju beljakovin.
Celične tovarne se lahko uporabljajo za sintetizirajo avtohtone presnovke, za izražanje heterolognih biosintetičnih poti ali za izražanje beljakovin.

Biosinteza avtohtonih presnovkov

Avtohtoni presnovki so opredeljeni kot biološke molekule, ki jih celice, ki se uporabljajo kot celična tovarna, proizvajajo naravno. Celične tovarne proizvajajo te biološke molekule znotraj celic ali izločajo snov. Slednje je zaželeno, saj olajšuje ločevanje in čiščenje ciljnih spojin. Primeri za avtohtone presnovke so amino in nukleinske kisline, antibiotiki, vitamini, encimi, bioaktivne spojine in beljakovine, proizvedene iz anaboličnih poti celic.

Heterologus Biosintetične poti

Ko poskušajo ustvariti zanimivo spojino, ena od najpomembnejših odločitev je izbira proizvodnje v maternem gostitelju, in optimizacijo tega gostitelja, ali prenos poti na drugo dobro znano gostiteljico. Če je prvotnega gostitelja mogoče prilagoditi procesu industrijske fermentacije in pri tem ni tveganj, povezanih z zdravjem (npr. proizvodnja strupenih stranskih proizvodov), je to lahko prednostna strategija (kot je bilo na primer za penicilin). Vendar pa v mnogih sodobnih primerih, potencial uporabe industrijsko raje tovarne celic in s tem povezanih procesov platforme out-tehta težave pri prenosu poti.

Izražanje beljakovin

Izražanje beljakovin je mogoče doseči s homolognimi in heterolognimi načini. V homologni ekspresijo je gen, ki je naravno prisoten v organizmu, preveč izražen. S tem prekomernim izražanjem se lahko proizvede večji donos določene biološke molekule. Za heterologno izražanje se določen gen prenese v gostiteljsko celico, ker gen ni prisoten naravno. Z uporabo celične tehnologije in tehnologije rekombinantne DNK se gen vstavi v gostiteljevo DNK, tako da gostiteljska celica proizvaja (velike) količine beljakovine, ki je ne proizvaja naravno. Izražanje beljakovin se izvaja v različnih gostiteljih bakterij, npr. Nešteto beljakovin je zelo komercialnega pomena, vključno z encimi v razsutem stanju, kompleksnimi biošnekmami, diagnostiko in raziskovalnimi reagenti. (prim. A.M. Davy et al. 2017)