Hielscher Ultrasonics
Биће нам драго да разговарамо о вашем процесу.
Позовите нас: +49 3328 437-420
Пошаљите нам е-пошту: info@hielscher.com

Ултразвучна лиза биоинжењерских ћелија у индустријској производњи

Биоинжењерске врсте бактерија као што је Е. цоли, као и генетски модификовани типови ћелија сисара и биљака се широко користе у биотехнологији за експресију молекула. Да би се ови синтетизовани биомолекули ослободили, потребна је поуздана техника разбијања ћелија. Ултразвук високих перформанси је доказана метода за ефикасну и поуздану лизу ћелија – лако скалабилан до велике пропусности. Хиелсцхер Ултрасоницс вам нуди ултразвучну опрему високих перформанси за ефикасну ћелијску лизу у циљу производње великих количина висококвалитетних био-молекула.

Екстракција молекула из фабрика ћелија

За производњу широког спектра биомолекула, различити конструисани микроби и биљне ћелије могу се користити као фабрике микробних ћелија, укључујући Есцхерицхиа цоли, Бациллус субтилис, Псеудомонас путида, Стрептомицес, Цоринебацтериум глутамицум, Лацтоцоццус лацти, Цианобацтериа, Пицхацхиа паста, Саццхиацхиа паста. Иарровиа липолитица, Ницотиана бентхамиана и алге, између многих других. Ове фабрике ћелија могу да производе протеине, липиде, биохемикалије, полимере, биогорива и олеохемикалије, које се користе као храна или сировина за индустријску примену. Ћелије које се користе као фабрике ћелија узгајају се у затвореним биореакторима, где могу постићи високу ефикасност, специфичност и ниске енергетске потребе.
Да би се изоловали циљни молекули из биоинжењеринг ћелијских култура, ћелије морају бити поремећене тако да се интрацелуларни материјал ослободи. Ултразвучни дисруптори ћелија су добро познати као високо поуздана и ефикасна техника за дезинтеграцију ћелија и ослобађање једињења.

Захтев за информацијама




Обратите пажњу на наше правила о приватности.




Ултразвучна дезинтеграција ћелија се користи за изоловање једињења из фабрика бактеријских ћелија.

Ултразвучни дезинтегратори ћелија као што су УИП2000хдТ се користе за изоловање једињења из фабрика микробних ћелија.

Фабрике микробних ћелија су метаболички конструисане ћелије које се користе за синтезу различитих једињења као што су биоактивне супстанце, активни фармацеутски састојци (АПИ), биогорива, полимери и протеини. Ултразвучни дезинтегратори ћелија су поуздани, брзи и ефикасни када је у питању изолација тих вредних једињења из унутрашњости ћелије.

Фабрике микробних ћелија су метаболички конструисане ћелије које се користе за синтезу различитих вредних једињења. Ултразвучно уништавање ћелија је ефикасан и поуздан метод за ослобађање вредних једињења из унутрашњости ћелије.
студија и графика: ©Виллаверде, 2010.

Предности ултразвучних дисруптора ћелија

Као нетермална, блага, али високо ефикасна технологија, ултразвучни дисруптори се користе у лабораторији и индустрији за лизу ћелија и за производњу висококвалитетних екстраката, нпр. који се користе за изолацију молекула из фабрика ћелија.

Зашто ултразвучни апарати за поремећај ћелија?

  • Високо ефикасан
  • Није топлотно, идеално за супстанце осетљиве на температуру
  • Поуздани, поновљиви резултати
  • Прецизна контрола обраде
  • Линеарно скалабилан до већег протока
  • Доступно за индустријске производне капацитете

Снажни ултразвук за ефикасно уништавање фабрика микробних ћелија

Механизам и ефекти ултразвучних дисруптора ћелија:
Ултразвучно уништавање ћелија се користи у стоним и индустријским размерама да поремети метаболички конструисане микробне ћелије, такозване фабрике ћелија, за ослобађање вредних једињења.Ултразвучно уништавање ћелија користило је моћ ултразвучних таласа. Ултразвучни хомогенизатор / ћелијски дисруптор је опремљен сондом (ака сонотрода) направљеном од легуре титанијума која осцилује на високој фреквенцији од прибл. 20 кХз. То значи да ултразвучна сонда упарује 20.000 вибрација у секунди у сониковану течност. Ултразвучни таласи спојени у течност карактеришу наизменични циклуси високог/ниског притиска. Током циклуса ниског притиска, течност се шири и настају ситни вакуумски мехурићи. Ови веома мали мехурићи расту током неколико наизменичних циклуса притиска све док не могу да апсорбују даљу енергију. У овом тренутку, мехурићи кавитације нагло имплодирају и локално стварају изузетно енергетски густо окружење. Ова појава је позната као акустична кавитација и карактеришу је локалне веома високе температуре, веома високи притисци и силе смицања. Ови напони на смицање ефикасно разбијају ћелијске зидове и повећавају пренос масе између унутрашњости ћелије и околног растварача. Као чисто механичка техника, ултразвучно генерисане силе смицања се широко користе и представљају препоручену процедуру за прекид бактеријских ћелија, као и за изолацију протеина. Као једноставна и брза метода за уништавање ћелија, соникација је идеална за изолацију малих, средњих и великих количина. Хиелсцхер-ови дигитални ултрасоникатори су опремљени јасним менијем подешавања за прецизну контролу ултразвука. Сви подаци соникације се аутоматски чувају на уграђеној СД картици и једноставно су доступни. Софистициране опције одвођења топлоте као што су спољно хлађење, соникација у пулсном режиму итд. током процеса ултразвучне дезинтеграције обезбеђују одржавање идеалне температуре процеса, а тиме и нетакнутост екстрахованих једињења осетљивих на топлоту.

Истраживање наглашава снагу ултразвучног разарања и екстракције ћелија

Проф. Цхемат и др. (2017) наставља у својој студији да је „екстракција уз помоћ ултразвука зелена и економски исплатива алтернатива конвенционалним техникама за храну и природне производе. Главне предности су смањење времена екстракције и обраде, количине енергије и растварача који се користе, рад јединице и ЦО2 емисије.”
Габиг-Циминска и др. (2014) користили су хомогенизатор високог притиска и ултразвучни ћелијски дсинтегратор у својој студији за лизу спора у циљу ослобађања ДНК. Упоређујући обе методе дерупције ћелија, истраживачки тим закључује да је у погледу лизе ћелија за ДНК спора „анализа урађена коришћењем ћелијских лизата из хомогенизације под високим притиском. После смо схватили да ултразвучни поремећај ћелија има изузетне предности за ову сврху. Прилично је брз и може се обрадити за мале количине узорака." (Габиг-Циминска ет ал., 2014)

Снажни ултразвучни процесор УИП4000хдТ од 4000 вати се користи за ометање биоинжењерских ћелија (тј. фабрика ћелија) како би се ослободили циљни молекули.

Индустријски ултразвучни дезинтегратор ћелија УИП4000хдТ (4000В, 20кХз) за континуирану инлине изолацију и пречишћавање синтетизованих једињења из фабрика микробних ћелија.

Захтев за информацијама




Обратите пажњу на наше правила о приватности.




Биомолекули из фабрика ћелија за производњу хране

Фабрике микробних ћелија су одржива и ефикасна производна методологија која користи микробне организме за производњу високих приноса нативних и туђих метаболита метаболичким биоинжењерингом микробних микроорганизама као што су бактерије, квасци, гљиве итд. Ензими се на пример производе коришћењем ауцх као Аспергиллус оризае, гљивице и бактерије. Ти ензими се користе у производњи хране и пића, као иу пољопривреди, биоенергији и нези домаћинства.
Одређене бактерије као што су Ацетобацтер килинум и Глуцонацетобацтер килинус производе целулозу током процеса ферментације, где се нановлакна синтетишу у процесу одоздо према горе. Бактеријска целулоза (позната и као микробна целулоза) је хемијски еквивалентна биљној целулози, али има висок степен кристалности и високу чистоћу (без лигнина, хемицелулозе, пектина и других биогених компоненти), као и јединствену структуру нановлакна целулозе. ткана тродимензионална (3Д) мрежаста мрежа. (цф. Зхонг, 2020) У поређењу са целулозом биљног порекла, бактеријска целулоза је одрживија и произведена целулоза је чиста и не захтева сложене кораке пречишћавања. Ултразвук и екстракција растварачем помоћу НаОХ или СДС (натријум додецил сулфат) су веома ефикасни за изолацију бактеријске целулозе из бактеријских ћелија.

Биомолекули из фабрика ћелија за производњу лекова и вакцина

Један од најистакнутијих фармацеутских производа добијених из фабрика ћелија је хумани инсулин. За биоинжењерску производњу инсулина користе се претежно Е. цоли и Саццхаромицес церевисиае. Пошто биосинтетизовани молекули нано величине нуде високу биокомпатибилност, биолошке наночестице као што је феритин су корисне за бројне примене у биопроизводњи. Поред тога, производња метаболички конструисаних микроба је често знатно ефикаснија у добијеним приносима. На пример, производња артемисинске киселине, ресвератрола и ликопена се повећала десет пута до неколико стотина пута, и већ је успостављена или је у развоју за производњу у индустријском обиму. (уп. Лиу ет ал.; Мицроб. Целл Фацт. 2017)
На пример, биомолекули нано-величине засновани на протеинима са својствима самосастављања, као што су феритин и честице сличне вирусу, посебно су интересантне за развој вакцине јер опонашају и величину и структуру патогена и подложне су површинској коњугацији антигена ради промовисања интеракција са имуним ћелијама. Такви молекули се експримирају у такозваним фабрикама ћелија (нпр. пројектовани сојеви Е. цоли), које производе одређени циљни молекул.

Протокол за ултразвучну лизу и Е. цоли БЛ21 за ослобађање феритина

Феритин је протеин чија је примарна функција складиштење гвожђа. Феритин показује обећавајуће способности као самосастављиве наночестице у вакцинама, где се користи као средство за испоруку вакцине (нпр. САРС-Цов-2 спике протеини). Научно истраживање Сун ет. ал. (2016) показују да се рекомбинантни феритин може ослободити као растворљив облик из Есцхерицхиа цоли при ниским концентрацијама НаЦл (≤50 ммол/Л). У циљу експресије феритина у Е. цоли БЛ21 и ослобађања фертина, успешно је примењен следећи протокол. Рекомбинантни плазмид пЕТ-28а/феритин је трансформисан у сој Е цоли БЛ21 (ДЕ3). Ћелије феритина Е цоли БЛ21 (ДЕ3) су култивисане у медијуму за раст ЛБ са 0,5% канамицина на 37°Ц и индуковане на ОД600 од 0,6 са 0,4% изопропил-β-Д-тиогалактопиранозида током 3 сата на 37°Ц. Коначна култура је затим сакупљена центрифугирањем на 8000 г током 10 минута на 4°Ц, а пелета је сакупљена. Затим је пелета ресуспендована у ЛБ медијуму (1% НаЦл, 1% Типоне, 0,5% екстракт квасца)/пуфер за лизу (20 ммол/Л Трис, 50 ммол/Л НаЦл, 1 ммол/Л ЕДТА, пХ 7,6) и различито концентрације раствора НаЦл (0, 50, 100, 170 и 300 ммол/Л), респективно. За лизу бактеријских ћелија, соникација је примењена у пулсном режиму: нпр Ултрасоникатор УП400Ст на 100% амплитуде са радним циклусом од 5 секунди УКЉУЧЕНО, 10 секунди ИСКЉУЧЕНО, за 40 циклуса) и затим центрифугирано на 10 000 г током 15 минута на 4°Ц. Супернатант и талог су анализирани електрофорезом у полиакриламидном гелу натријум додецил сулфата (СДС-ПАГЕ). Сви гелови обојени натријум додецил сулфатом скенирани су скенером високе резолуције. Слике гела су анализиране коришћењем софтвера Магиц Цхеми 1Д. За оптималну јасноћу, протеинске траке су откривене подешавањем параметара. Подаци за траке су генерисани из техничких трипликата. (уп. Сун ет ал., 2016)

Захтев за информацијама




Обратите пажњу на наше правила о приватности.




Ултразвучни дисруптори ћелија за индустријску лизу фабрика ћелија

Ултразвучна лиза и екстракција је поуздан и удобан метод за ослобађање метаболита из фабрика ћелија чиме се помаже ефикасна производња циљних молекула. Ултразвучни дисруптори ћелија доступни су од лабораторијских до индустријских величина и процеси се могу скалирати потпуно линеарно.
Хиелсцхер Ултрасоницс је ваш компетентан партнер за ултразвучне дисрупторе високих перформанси и има дугогодишње искуство у области имплантације ултразвучних система у столним и индустријским окружењима.
Хиелсцхер ултрасоницатори се могу даљински контролисати преко контроле претраживача. Параметри соникације се могу пратити и прецизно прилагодити захтевима процеса.Када је у питању софистицирани хардвер и софтвер, Хиелсцхер Ултрасоницс системи за ометање ћелија испуњавају све захтеве за оптималну контролу процеса, једноставан рад и прилагођеност кориснику. Купци и корисници Хиелсцхер ултрасоницатора цене предност коју Хиелсцхер ултразвучни дисруптори и екстрактори ћелија омогућавају прецизно праћење и контролу процеса – преко дигиталног екрана осетљивог на додир и даљинског управљача претраживача. Сви важни подаци соникације (нпр. нето енергија, укупна енергија, амплитуда, трајање, температура, притисак) се аутоматски чувају као ЦСВ датотека на интегрисаној СД картици. Ово помаже у добијању поновљивих и поновљивих резултата и олакшава стандардизацију процеса, као и испуњавање Добре производне праксе (цГМП).
Наравно, Хиелсцхер ултразвучни процесори су направљени за 24/7 рад под пуним оптерећењем и стога могу поуздано да раде у индустријским производним окружењима. Због високе робусности и ниског одржавања, време застоја ултразвучне опреме је заиста мало. Функције ЦИП (чишћење на месту) и СИП (стерилизација на месту) минимизирају напорно чишћење, посебно зато што су сви влажни делови глатке металне површине (без скривених отвора или млазница).

Табела у наставку даје вам индикацију приближних капацитета обраде наших ултразвучних апарата:

Батцх Волуме Проток Препоручени уређаји
1 до 500 мл 10 до 200 мл/мин УП100Х
10 до 2000 мл 20 до 400 мл/мин УП200Хт, УП400Ст
0.1 до 20Л 0.2 до 4Л/мин УИП2000хдТ
10 до 100 л 2 до 10 л/мин УИП4000хдТ
на 10 до 100 л/мин УИП16000
на већи кластер оф УИП16000

Контактирајте нас! / Питајте нас!

Питајте за више информација

Молимо користите образац испод да затражите додатне информације о ултразвучним процесорима, апликацијама и цени. Биће нам драго да разговарамо о вашем процесу са вама и да вам понудимо ултразвучни систем који задовољава ваше захтеве!









Обратите пажњу на наше правила о приватности.




Ултразвучни хомогенизатори са високим смицањем се користе у лабораторијској, стоној, пилот и индустријској обради.

Хиелсцхер Ултрасоницс производи ултразвучне хомогенизаторе високих перформанси за апликације за мешање, дисперзију, емулзификацију и екстракцију у лабораторијским, пилотским и индустријским размерама.



Литература / Референце

Чињенице које вреди знати

соно-биореактори

Ултразвук се користи с једне стране да поремети ћелије у циљу ослобађања интрацелуларних једињења, али примењен са блажим амплитудама и/или као пулсирајући ултразвучни удари, соникација може у великој мери побољшати метаболичку продуктивност микробних, биљних и животињских ћелија у биореакторима, чиме се подстичу биотехнолошки процеси. Ултразвучне сонде се могу једноставно интегрисати у биореакторе (тзв. соно-биореактори) како би се интензивирала ефикасност живих биокатализатора. Хиелсцхер ултрасоникатори омогућавају прецизно контролисане ултразвучне услове, који се могу оптимално фино подесити за високу каталитичку конверзију живих ћелија. Сазнајте више о Хиелсцхер ултразвучним сондама за сонобиореакторе и ефектима биокатализе побољшане ултразвуком!

Ћелијске фабрике и синтеза метаболита

Различити микроорганизми могу да синтетишу сличне метаболите, на пример, за производњу аминокиселина се успешно користе Цоринебацтериум, Бревибацтериум и Есцхерицхиа цоли; витамини су синтетизовани коришћењем Пропионибацтериум и Псеудомонас; органске киселине су изведене из Аспергиллус, Лацтобациллус, Рхизопус; док ензиме могу направити Аспергиллус и Бациллус; Стрептомицес и Пенициллиум могу произвести антибиотике; док се за производњу биосурфактаната уобичајено формирани Псеудомонас, Бациллус и Лацтобациллус користе као фабрике ћелија.

Е. Цоли као фабрике микробних ћелија

Бактерије Е. цоли и њени бројни сојеви су у широкој употреби у молекуларној биологији и постала је један од првих ефикасних ћелијских модела који су коришћени у фабрикама микробиолошких ћелија за производњу рекомбинантних протеина, биогорива и разних других хемикалија. Е. цоли карактерише природна способност да производи неколико једињења, која је побољшана биоинжењерингом и генетским модификацијама. На пример, преносом хетерологних ензима, способност Е.цоли да производи бројне производе је модификована како би се развили нови путеви биосинтезе.
(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.)

Стрептомицети као фабрике микробних ћелија

Стрептомицети су највећа група актиномицета; Врсте Стрептомицес су широко распрострањене у воденим и копненим екосистемима. Чланови рода Стрептомицес су од комерцијалног интереса због свог капацитета да производе огроман број биомолекула и биоактивних секундарних метаболита. Производи клинички корисне антибиотике као што су тетрациклини, аминогликозиди, макролиди, хлорамфеникол и рифамицини. Поред антибиотика, Стрептомицес производи и друге високо вредне фармацеутске производе укључујући антиканцерогене, имуностимулативне, имуносупресивне, антиоксидативне агенсе, инсектициде и антипаразитске лекове, који имају широку медицинску и пољопривредну примену.
Врсте Стрептомицес производе низ ензима који су медицински важни, укључујући Л-аспарагиназу, уриказу и холестерол оксидазу. Многи актиномицети могу да производе индустријски важне ензиме као што су целулазе, хитиназе, хитозаназе, α-амилаза, протеазе и липазе. Многи актиномицети могу произвести различите пигменте који су потенцијално добра алтернатива синтетичким бојама. Врсте Стрептомицес имају велики капацитет за производњу активних површинских биомолекула укључујући биоемулгаторе и биосурфактанте. Антидијабетичка акарбоза је произведена од сојева Стрептомицес микробном ферментацијом. Врсте Стрептомицес су показале способност да синтетишу инхибиторе синтезе холестерола, попут правастатина. Недавно се врсте Стрептомицес могу користити као еколошки прихватљиве „нанофабрике“ за синтезу наночестица. Неке врсте Стрептомицес су обећавајуће за производњу витамина Б12.
(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.)


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Хиелсцхер Ултрасоницс производи ултразвучне хомогенизаторе високих перформанси од лаб до индустријска величина.

Биће нам драго да разговарамо о вашем процесу.

Let's get in contact.