Liza tejzanor e qelizave të bioinxhinieruara në prodhimin industrial

Llojet e baktereve të bioinxhinieruara të tilla si E. coli, si dhe llojet e qelizave bimore dhe të gjitarëve të modifikuar gjenetikisht përdoren gjerësisht në bioteknologji për të shprehur molekulat. Për të çliruar këto bio-molekula të sintetizuara, kërkohet një teknikë e besueshme e përçarjes së qelizave. Ultratingulli me performancë të lartë është një metodë e provuar për lizën efikase dhe të besueshme të qelizave – lehtësisht i shkallëzueshëm në xhiro të mëdha. Hielscher Ultrasonics ju ofron pajisje ultrasonike me performancë të lartë për lizën efikase të qelizave në mënyrë që të prodhoni vëllime të mëdha bio-molekulash me cilësi të lartë.

Nxjerrja e molekulave nga fabrikat e qelizave

Për prodhimin e një game të gjerë biomolekulash, mikrobe të ndryshme të inxhinieruara dhe qeliza bimore mund të përdoren si fabrika të qelizave mikrobike, duke përfshirë Escherichia coli, Bacillus subtilis, Pseudomonas putida, Streptomyces, Corynebacterium glutamicum, Lactococcus lacti, Cyanobacteria, cerevisias, Saccharomyeces, Yarrowia lipolytica, Nicotiana benthamiana dhe algat, ndër shumë të tjera. Këto fabrika qelizore mund të prodhojnë proteina, lipide, biokimikate, polimere, biokarburantet dhe oleokimikat, të cilat përdoren si ushqim ose lëndë e parë për aplikime industriale. Qelizat e përdorura si fabrika të qelizave kultivohen në bioreaktorë të mbyllur, ku mund të arrijnë efikasitet të lartë, specifikë dhe kërkesa të ulëta për energji.
Për të izoluar molekulat e synuara nga kulturat qelizore të bioinxhinieruara, qelizat duhet të ndërpriten në mënyrë që materiali ndërqelizor të çlirohet. Ndërprerësit tejzanor të qelizave janë krijuar mirë si teknikë shumë e besueshme dhe efikase për shpërbërjen e qelizave dhe çlirimin e përbërjes.

Kërkesë informacioni





Shpërbërja e qelizave tejzanor përdoret për të izoluar komponimet nga fabrikat e qelizave bakteriale.

Shpërbërësit tejzanor të qelizave si p.sh UIP2000hdT përdoren për të izoluar komponimet nga fabrikat e qelizave mikrobike.

Fabrikat e qelizave mikrobike janë qeliza të modifikuara në mënyrë metabolike që përdoren për sintezën e komponimeve të ndryshme si substanca bioaktive, përbërës farmaceutikë aktivë (API), biokarburantet, polimere dhe proteina. Shpërbërësit tejzanor të qelizave janë të besueshëm, të shpejtë dhe efikas, kur bëhet fjalë për izolimin e atyre përbërjeve të vlefshme nga brendësia e qelizës.

Fabrikat e qelizave mikrobike janë qeliza të modifikuara në mënyrë metabolike që përdoren për sintezën e komponimeve të ndryshme të vlefshme. Ndërprerja e qelizave tejzanor është një metodë efikase dhe e besueshme për lirimin e komponimeve të vlefshme nga brendësia e qelizës.
studimi dhe grafika: ©Villaverde, 2010.

Përparësitë e ndërprerësve tejzanor të qelizave

Si një teknologji jo termike, e butë, por shumë efikase, ndërprerësit tejzanor përdoren në laborator dhe industri për të lizuar qelizat dhe për të prodhuar ekstrakte me cilësi të lartë, p.sh. përdoren për izolimin e molekulave nga fabrikat e qelizave.

Pse ultrazërit për ndërprerjen e qelizave?

  • Efikasitet i lartë
  • Jo termike, ideale për substanca të ndjeshme ndaj temperaturës
  • Rezultate të besueshme, të përsëritshme
  • Kontroll i saktë i përpunimit
  • Linear i shkallëzuar në xhiro më të mëdha
  • E disponueshme për kapacitete prodhuese industriale

Fuqia-Ultratinguj për ndërprerjen efikase të fabrikave të qelizave mikrobiale

Mekanizmi dhe efektet e ndërprerësve tejzanor të qelizave:
Ndërprerja e qelizave tejzanor përdoret në shkallë të sipërme dhe industriale për të prishur qelizat mikrobike të modifikuara në mënyrë metabolike, të ashtuquajturat fabrika të qelizave, për të çliruar komponime të vlefshme.Ndërprerja e qelizave tejzanor përdori fuqinë e valëve ultratinguj. Homogjenizuesi tejzanor / përçarësi i qelizave është i pajisur me një sondë (aka sonotrode) e bërë nga aliazh titani që lëkundet në një frekuencë të lartë prej përafërsisht. 20 kHz. Kjo do të thotë se sonda tejzanor bashkon 20,000 dridhje në sekondë në lëngun e sonikuar. Valët e ultrazërit të shoqëruara në lëng karakterizohen nga cikle alternative të presionit të lartë / presionit të ulët. Gjatë një cikli me presion të ulët, lëngu zgjerohet dhe lindin flluska të vogla vakumi. Këto flluska shumë të vogla rriten gjatë disa cikleve të presionit të alternuar derisa nuk mund të thithin energji të mëtejshme. Në këtë pikë, flluskat e kavitacionit shpërthejnë dhunshëm dhe krijojnë në nivel lokal një mjedis të jashtëzakonshëm të dendur me energji. Ky fenomen njihet si kavitacion akustik dhe karakterizohet nga temperatura lokale shumë të larta, presione shumë të larta dhe forca prerëse. Këto sforcime prerëse thyejnë me efikasitet muret e qelizave dhe rrisin transferimin e masës midis brendësisë së qelizës dhe tretësit përreth. Si një teknikë thjesht mekanike, forcat prerëse të gjeneruara në mënyrë ultrasonike përdoren gjerësisht dhe procedura e rekomanduar për prishjen e qelizave bakteriale, si dhe për izolimin e proteinave. Si një metodë e thjeshtë dhe e shpejtë e ndërprerjes së qelizave, sonikimi është ideal për izolimin e vëllimeve të vogla, të mesme dhe të mëdha. Ultrasonikët dixhitalë të Hielscher janë të pajisur me një menu të qartë cilësimesh për kontroll të saktë të sonikacionit. Të gjitha të dhënat e tingullit ruhen automatikisht në një kartë SD të integruar dhe janë thjesht të aksesueshme. Opsionet e sofistikuara të shpërndarjes së nxehtësisë si ftohja e jashtme, sonikimi në modalitetin puls etj. gjatë procesit të shpërbërjes tejzanor sigurojnë ruajtjen e temperaturës ideale të procesit dhe rrjedhimisht paprekshmërinë e përbërjeve të ekstraktuara të ndjeshme ndaj nxehtësisë.

Hulumtimi nënvizon pikat e forta të ndërprerjes dhe nxjerrjes së qelizave tejzanor

Prof Chemat etj. (2017) rifillon në studimin e tyre se “ekstraktimi me ndihmën e ultrazërit është një alternativë e gjelbër dhe ekonomikisht e qëndrueshme ndaj teknikave konvencionale për ushqimin dhe produktet natyrore. Përfitimet kryesore janë ulja e kohës së nxjerrjes dhe përpunimit, sasia e energjisë dhe tretësve të përdorur, funksionimi i njësisë dhe CO.2 emetimet.”
Gabig-Ciminska etj. (2014) përdorën një homogjenizues me presion të lartë dhe një dsintegrues qelizor tejzanor në studimin e tyre për lizën e sporeve në mënyrë që të lëshonin ADN-në. Duke krahasuar të dyja metodat e ndërprerjes së qelizave, ekipi hulumtues arrin në përfundimin se në lidhje me lizën e qelizave për ADN-në e spores, “analiza është bërë duke përdorur lizate qelizore nga homogjenizimi me presion të lartë. Më pas, kuptuam se një ndërprerje e qelizave tejzanor ka avantazhe të jashtëzakonshme për këtë qëllim. Është mjaft i shpejtë dhe mund të përpunohet për vëllime të vogla mostrash.” (Gabig-Ciminska et al., 2014)

Procesori i fuqishëm ultrasonik 4000 vat UIP4000hdT përdoret për të prishur qelizat e bioinxhinieruara (dmth. fabrikat e qelizave) në mënyrë që të çlirojë molekulat e synuara.

Shpërbërës industrial i qelizave tejzanor UIP4000hdT (4000W, 20kHz) për izolimin e vazhdueshëm në linjë dhe pastrimin e përbërjeve të sintetizuara nga fabrikat e qelizave mikrobike.

Kërkesë informacioni





Biomolekulat nga Fabrikat e Qelizës për Prodhimin e Ushqimit

Fabrikat e qelizave mikrobiale janë një metodologji e qëndrueshme dhe efikase prodhimi duke përdorur organizma mikrobikë për të prodhuar rendimente të larta të metabolitëve vendas dhe jo vendas me anë të bio-inxhinierisë metabolike të mikroorganizmave mikrobikë si bakteret, majatë, kërpudhat etj. si Aspergillus oryzae, kërpudhat dhe bakteret. Këto enzima me shumicë përdoren për prodhimin e ushqimit dhe pijeve, si dhe në bujqësi, bioenergji dhe kujdesin për amvisëri.
Disa baktere si Acetobacter xylinum dhe Gluconacetobacter xylinus prodhojnë celulozë gjatë procesit të fermentimit, ku nanofibrat sintetizohen në një proces nga poshtë-lart. Celuloza bakteriale (e njohur gjithashtu si celuloza mikrobike) është kimikisht ekuivalente me celulozën bimore, por ka shkallë të lartë kristaliniteti dhe pastërti të lartë (pa linjinë, hemicelulozë, pektinë dhe përbërës të tjerë biogjenikë) si dhe një strukturë unike të nanofibrave celuloze- thurje rrjetë rrjetë tredimensionale (3D). (krh. Zhong, 2020) Në krahasim me celulozën me origjinë bimore, celuloza bakteriale është më e qëndrueshme dhe celuloza e prodhuar është e pastër dhe nuk kërkon hapa komplekse pastrimi. Ultratingulli dhe nxjerrja me tretës duke përdorur NaOH ose SDS (sodium dodecil sulfate) janë shumë efektive për izolimin e celulozës bakteriale nga qelizat bakteriale.

Biomolekulat nga Fabrikat e Qelizës për Prodhimin Farmaceutik dhe Vaksina

Një nga produktet farmaceutike më të spikatura që rrjedhin nga fabrikat e qelizave është insulina humane. Për prodhimin e insulinës të bioinxhinieruar, përdoren kryesisht E. coli dhe Saccharomyces cerevisiae. Meqenëse molekulat nano të përmasave të bio-sintetizuara ofrojnë një biokompatibilitet të lartë, nanogrimcat biologjike si ferritina janë të dobishme për aplikime të shumta bioprodhuese. Për më tepër, prodhimi në mikrobet e modifikuara metabolikisht është shpesh dukshëm më efikas në rendimentet e marra. Për shembull, prodhimi i acidit artemisinik, resveratrolit dhe likopenit është rritur dhjetëfish në disa qindra herë, dhe tashmë është krijuar ose është në zhvillim e sipër për prodhimin në shkallë industriale. (krh. Liu et al.; Microb. Cell Fact. 2017)
Për shembull, biomolekulat nano me përmasa të bazuara në proteina me veti vetë-montuese si ferritina dhe grimcat e ngjashme me virusin janë veçanërisht interesante për zhvillimin e vaksinës pasi ato imitojnë si madhësinë ashtu edhe strukturën e patogjenëve dhe janë të përshtatshme për konjugimin sipërfaqësor të antigjeneve për të nxitur ndërveprim me qelizat imune. Molekula të tilla janë të shprehura në të ashtuquajturat fabrika qelizore (p.sh., shtamet e inxhinierisë E. coli), të cilat prodhojnë një molekulë të caktuar të synuar.

Protokolli për lizën tejzanor dhe E. coli BL21 për çlirimin e ferritinës

Ferritina është një proteinë, funksioni kryesor i së cilës është ruajtja e hekurit. Ferritina tregon aftësi premtuese si nanogrimca vetë-montuese në vaksina, ku përdoret si mjet dërgimi i vaksinës (p.sh. proteinat e spikut SARS-Cov-2). Hulumtimi shkencor i Sun et. al. (2016) tregon se ferritina rekombinante mund të çlirohet si një formë e tretshme nga Escherichia coli në përqendrime të ulëta të NaCl (≤50 mmol/L). Për të shprehur ferritinën në E. coli BL21 dhe për të çliruar ferrtinën, u zbatua me sukses protokolli i mëposhtëm. Plazmidi rekombinant pET-28a/ferritinë u transformua në shtamin E coli BL21 (DE3). Qelizat e ferritin E coli BL21 (DE3) u kultivuan në mjediset e rritjes LB me 0.5% kanamicinë në 37°C dhe u induktuan në një OD600 prej 0.6 me 0.4% izopropil-β-D-tiogalaktopiranoside për 3 orë në 37°C. Kultura përfundimtare u mblodh më pas me centrifugim në 8000 g për 10 minuta në 4°C dhe peleti u mblodh. Më pas, peleti u risuspendua në medium LB (1% NaCl, 1% Typone, 0,5% ekstrakt maja)/bufer lize (20 mmol/L Tris, 50 mmol/L NaCl, 1 mmol/L EDTA, pH 7,6) dhe të ndryshme përqendrimet e tretësirës NaCl (përkatësisht 0, 50, 100, 170 dhe 300 mmol/L). Për lizën e qelizave bakteriale, sonikimi u aplikua në modalitetin e pulsit: p.sh., duke përdorur ultrasonicator UP400St në amplitudë 100% me një cikël funksionimi prej 5 sekondash ON, 10 sekonda FIKUR, për 40 cikle) dhe më pas centrifugohet në 10 000 g për 15 minuta në 4°C. Supernatanti dhe precipitati u analizuan me elektroforezë xhel poliakrilamid dodecil sulfat natriumi (SDS-PAGE). Të gjithë xhelët e ngjyrosur me dodecil sulfat natriumi u skanuan me skaner me rezolucion të lartë. Imazhet e xhelit u analizuan duke përdorur softuerin Magic Chemi 1D. Për qartësi optimale, brezat e proteinave u zbuluan duke rregulluar parametrat. Të dhënat për brezat u krijuan nga trefishat teknike. (krh. Sun et al., 2016)

Kërkesë informacioni





Ndërprerës tejzanor të qelizave për lizën industriale të fabrikave të qelizave

Liza dhe nxjerrja tejzanor është një metodë e besueshme dhe e rehatshme për lirimin e metabolitëve nga fabrikat e qelizave, duke ndihmuar kështu një prodhim efikas të molekulave të synuara. Ndërprerësit e qelizave tejzanor janë të disponueshëm nga laboratori në madhësinë industriale dhe proceset mund të shkallëzohen plotësisht lineare.
Hielscher Ultrasonics është partneri juaj kompetent për ndërprerësit tejzanor me performancë të lartë dhe ka përvojë të gjatë në fushën e implantimit të sistemeve tejzanor në ambiente të larta dhe industriale.
Ultrasonikët Hielscher mund të kontrollohen nga distanca nëpërmjet kontrollit të shfletuesit. Parametrat e tingullit mund të monitorohen dhe përshtaten saktësisht sipas kërkesave të procesit.Kur bëhet fjalë për harduerin dhe softuerin e sofistikuar, sistemet e ndërprerjes së qelizave Hielscher Ultrasonics përmbushin të gjitha kërkesat për kontroll optimal të procesit, funksionim të lehtë dhe lehtësi për përdoruesit. Klientët dhe përdoruesit e ultrazërit Hielscher vlerësojnë përfitimin që përçarësit dhe nxjerrësit e qelizave tejzanor Hielscher lejojnë për monitorimin dhe kontrollin e saktë të procesit – nëpërmjet ekranit me prekje dixhitale dhe telekomandës së shfletuesit. Të gjitha të dhënat e rëndësishme të tingullit (p.sh. energjia neto, energjia totale, amplituda, kohëzgjatja, temperatura, presioni) ruhen automatikisht si skedar CSV në një kartë SD të integruar. Kjo ndihmon për të marrë rezultate të riprodhueshme dhe të përsëritshme dhe lehtëson standardizimin e procesit si dhe përmbushjen e Praktikave të Mira të Prodhimit (cGMP).
Sigurisht, procesorët tejzanor Hielscher janë ndërtuar për funksionim 24/7 nën ngarkesë të plotë dhe për këtë arsye mund të operohen me besueshmëri në mjediset e prodhimit industrial. Për shkak të qëndrueshmërisë së lartë dhe mirëmbajtjes së ulët, koha e ndërprerjes së pajisjeve tejzanor është vërtet e ulët. Karakteristikat CIP (pastrimi në vend) dhe SIP (sterilizimi në vend) minimizojnë pastrimin e mundimshëm, veçanërisht pasi të gjitha pjesët e lagura janë sipërfaqe metalike të lëmuara (pa vrima ose grykë të fshehura).

Tabela më poshtë ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonicators tonë:

Vëllimi i Serisë Shkalla e rrjedhjes Devices rekomanduara
1 deri 500mL 10 deri 200mL / min UP100H
10 deri në 2000 ml 20 deri 400mL / min UP200Ht, UP400St
0.1 deri në 20L 0.2 deri në 4L / min UIP2000hdT
10 deri në 100L 2 deri në 10L / min UIP4000hdT
na 10 deri në 100L / min UIP16000
na më e madhe grup i UIP16000

Na kontaktoni! / Pyet Na!

Pyesni për më shumë informacion

Ju lutemi përdorni formularin më poshtë për të kërkuar informacione shtesë në lidhje me procesorët tejzanor, aplikacionet dhe çmimin. Ne do të jemi të lumtur të diskutojmë procesin tuaj me ju dhe t'ju ofrojmë një sistem tejzanor që plotëson kërkesat tuaja!









Ju lutem vini re tonë Politika e privatësisë.


Homogjenizuesit tejzanor me prerje të lartë përdoren në përpunim laboratorik, në tavolinë, pilot dhe në përpunim industrial.

Hielscher Ultrasonics prodhon homogjenizues tejzanor me performancë të lartë për përzierjen e aplikacioneve, shpërndarjen, emulsifikimin dhe nxjerrjen në shkallë laboratorike, pilot dhe industriale.



Literatura / Referencat

Fakte të vlefshme

Sono-Bioreaktorë

Ultratingulli përdoret nga njëra anë për të prishur qelizat në mënyrë që të çlirohen komponime ndërqelizore, por aplikuar me amplituda më të buta dhe/ose me shpërthimin e ultrazërit pulsues, sonikacioni mund të rrisë ndjeshëm produktivitetin metabolik të qelizave mikrobike, bimore dhe shtazore në bioreaktorë, duke nxitur kështu proceset bioteknologjike. Sondat tejzanor mund të integrohen thjesht në bioreaktorë (të ashtuquajturit sono-bioreaktorë) në mënyrë që të intensifikojnë efikasitetin e biokatalizatorëve të gjallë. Ultrasonikët Hielscher lejojnë kushte të kontrolluara saktësisht me ultratinguj, të cilat mund të rregullohen në mënyrë optimale në konvertimin e lartë katalitik të qelizave të gjalla. Mësoni më shumë rreth sondave tejzanor Hielscher për sonobioreaktorët dhe efektet e biokatalizës së përmirësuar me ultratinguj!

Fabrikat e qelizave dhe sinteza e metabolitëve

Mikroorganizma të ndryshëm mund të sintetizojnë metabolitë të ngjashëm, për shembull, për prodhimin e aminoacideve Corynebacterium, Brevibacterium dhe Escherichia coli janë përdorur me sukses; vitaminat janë sintetizuar duke përdorur Propionibacterium dhe Pseudomonas; acidet organike rrjedhin nga Aspergillus, Lactobacillus, Rhizopus; ndërsa enzimat mund të bëhen nga Aspergillus dhe Bacillus; antibiotikët mund të prodhohen nga Streptomyces dhe Penicillium; ndërsa për prodhimin e biosurfaktantëve të formuar zakonisht Pseudomonas, Bacillus dhe Lactobacillus përdoren si fabrika të qelizave.

E. Coli si fabrika të qelizave mikrobiale

Bakteret E. coli dhe shtamet e saj të shumta përdoren gjerësisht në biologjinë molekulare dhe është bërë si një nga modelet e para efikase të qelizave të përdorura në fabrikat e qelizave asmikrobike për prodhimin e proteinave rekombinante, biokarburanteve dhe kimikateve të tjera. E. coli ka një aftësi natyrale për të prodhuar disa komponime, e cila është përmirësuar nga bio-inxhinieria dhe modifikimet gjenetike. Për shembull, duke transferuar enzima heterologe, aftësia e E.coli për të prodhuar produkte të shumta është modifikuar në mënyrë që të zhvillojë rrugë të reja biosintetike.
(Antonio Valle, Jorge Bolívar: Chapter 8 – Escherichia coli, the workhorse cell factory for the production of chemicals. In: Editor(s): Vijai Singh, Microbial Cell Factories Engineering for Production of Biomolecules, Academic Press, 2021. 115-137.)

Streptomicet si fabrika të qelizave mikrobiale

Streptomyces është grupi më i madh i aktinomiceteve; Speciet Streptomyces janë të përhapura në ekosistemet ujore dhe tokësore. Anëtarët e gjinisë Streptomyces janë me interes tregtar për shkak të aftësisë së tyre për të prodhuar një numër të madh biomolekulash dhe metabolitësh dytësorë bioaktivë. Ai prodhon antibiotikë të dobishëm klinikisht si tetraciklinat, aminoglikozidet, makrolidet, kloramfenikoli dhe rifamicina. Përveç antibiotikëve, Streptomyces prodhon edhe produkte të tjera farmaceutike shumë të vlefshme, duke përfshirë agjentë antikancerogjen, imunostimulues, imunosupresivë, antioksidues, insekticide dhe ilaçe antiparazitare, të cilat kanë aplikime të gjera mjekësore dhe bujqësore.
Speciet Streptomyces prodhojnë një sërë enzimash që janë të rëndësishme nga pikëpamja mjekësore, duke përfshirë L-asparaginazën, urikazën dhe oksidazën e kolesterolit. Shumë aktinomiceta mund të prodhojnë enzima të rëndësishme industriale si celulaza, kitinaza, kitozanaza, α-amilaza, proteaza dhe lipaza. Shumë aktinomycete mund të prodhojnë pigmente të ndryshme që janë potencialisht alternativë e mirë e ngjyrave sintetike. Speciet Streptomyces kanë kapacitet të madh për të prodhuar biomolekula aktive sipërfaqësore, duke përfshirë bioemulsifikuesit dhe biosurfaktantët. Akarboza antidiabetike u prodhua nga shtamet e Streptomyces nëpërmjet fermentimit mikrobik. Llojet e Streptomyces kanë treguar aftësinë për të sintetizuar frenuesit e sintezës së kolesterolit, si pravastatin. Kohët e fundit, speciet Streptomyces mund të përdoren si "nanofabrika" miqësore me mjedisin për sintezën e nanogrimcave. Disa lloje Streptomyces janë premtuese për prodhimin e vitaminës B12.
(Noura El-Ahmady El-Naggar: Chapter 11 – Streptomyces-based cell factories for production of biomolecules and bioactive metabolites, In: Editor(s): Vijai Singh, Microbial Cell Factories Engineering for Production of Biomolecules, Academic Press, 2021. 183-234.)


Ultrasonikë me performancë të lartë! Gama e produkteve të Hielscher mbulon spektrin e plotë nga ultrasonikatori kompakt laboratorik mbi njësitë e sipërme të stolit deri te sistemet tejzanor të plotë industrial.

Hielscher Ultrasonics prodhon homogjenizues tejzanor me performancë të lartë nga laboratormadhësia industriale.