อัลตราโซนิก Lysis ของเซลล์วิศวกรรมชีวภาพในการผลิตทางอุตสาหกรรม
แบคทีเรียที่ผ่านวิศวกรรมชีวภาพ เช่น. coli ตลอดจนสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและเซลล์พืชดัดแปลงพันธุกรรมถูกนํามาใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยีชีวภาพเพื่อแสดงโมเลกุล ในการปล่อยโมเลกุลชีวภาพที่สังเคราะห์เหล่านี้จําเป็นต้องมีเทคนิคการหยุดชะงักของเซลล์ที่เชื่อถือได้ อัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงเป็นวิธีการที่ได้รับการพิสูจน์แล้วสําหรับการสลายเซลล์ที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ – ปรับขนาดได้อย่างง่ายดายเป็นปริมาณงานขนาดใหญ่ Hielscher Ultrasonics นําเสนออุปกรณ์อัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงสําหรับการสลายเซลล์ที่มีประสิทธิภาพเพื่อผลิตโมเลกุลชีวภาพคุณภาพสูงจํานวนมาก
การสกัดโมเลกุลจากโรงงานเซลล์
สําหรับการผลิตโมเลกุลชีวภาพที่หลากหลายจุลินทรีย์และเซลล์พืชที่ผ่านการวิศวกรรมต่างๆสามารถใช้เป็นโรงงานเซลล์จุลินทรีย์รวมถึง Escherichia coli, Bacillus subtilis, Pseudomonas putida, Streptomyces, Corynebacterium glutamicum, Lactococcus lacti, Cyanobacteria, Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris, Yarrowia lipolytica, Nicotiana benthamiana และสาหร่ายและอื่น ๆ อีกมากมาย โรงงานเซลล์เหล่านี้สามารถผลิตโปรตีน ไขมัน ชีวเคมี โพลีเมอร์ เชื้อเพลิงชีวภาพ และโอเลโอเคมี ซึ่งใช้เป็นอาหารหรือวัตถุดิบสําหรับงานอุตสาหกรรม เซลล์ที่ใช้เป็นโรงงานเซลล์จะถูกเพาะเลี้ยงในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบปิด ซึ่งสามารถบรรลุประสิทธิภาพสูง ความจําเพาะ และความต้องการพลังงานต่ํา
ในการแยกโมเลกุลเป้าหมายออกจากการเพาะเลี้ยงเซลล์ที่ผ่านวิศวกรรมชีวภาพ เซลล์จะต้องถูกขัดจังหวะเพื่อให้วัสดุภายในเซลล์ถูกปล่อยออกมา เครื่องรบกวนเซลล์อัลตราโซนิกเป็นที่ยอมรับว่าเป็นเทคนิคที่มีความน่าเชื่อถือและมีประสิทธิภาพสูงสําหรับการสลายตัวของเซลล์และการปล่อยสารประกอบ
เครื่องสลายเซลล์อัลตราโซนิกเช่น UIP2000hdt ใช้เพื่อแยกสารประกอบจากโรงงานเซลล์จุลินทรีย์
โรงงานเซลล์จุลินทรีย์เป็นเซลล์ที่ผ่านการเผาผลาญที่ใช้สําหรับการสังเคราะห์สารประกอบที่มีคุณค่าต่างๆ การหยุดชะงักของเซลล์อัลตราโซนิกเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ในการปลดปล่อยสารประกอบที่มีคุณค่าจากภายในเซลล์
การศึกษาและกราฟิก: ©Villaverde, 2010.
ข้อดีของเครื่องรบกวนเซลล์อัลตราโซนิก
ในฐานะที่เป็นเทคโนโลยีที่ไม่ระบายความร้อนอ่อนโยน แต่มีประสิทธิภาพสูงเครื่องก่อกวนอัลตราโซนิกถูกนํามาใช้ในห้องปฏิบัติการและอุตสาหกรรมเพื่อสลายเซลล์และผลิตสารสกัดคุณภาพสูงเช่นใช้สําหรับการแยกโมเลกุลจากโรงงานเซลล์
- ประสิทธิภาพสูง
- ไม่ระบายความร้อนเหมาะสําหรับสารที่ไวต่ออุณหภูมิ
- ผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้และทําซ้ําได้
- การควบคุมการประมวลผลที่แม่นยํา
- ปรับขนาดเชิงเส้นให้มีปริมาณงานที่มากขึ้น
- ใช้ได้กับกําลังการผลิตภาคอุตสาหกรรม
Power-Ultrasound เพื่อการหยุดชะงักของโรงงานเซลล์จุลินทรีย์อย่างมีประสิทธิภาพ
กลไกและผลกระทบของเครื่องรบกวนเซลล์อัลตราโซนิก:
การหยุดชะงักของเซลล์อัลตราโซนิกใช้พลังของคลื่นอัลตราซาวนด์ อัลตราโซนิกโฮโมจีไนเซอร์ / ตัวทําลายเซลล์มีโพรบ (หรือที่เรียกว่า sonotrode) ที่ทําจากโลหะผสมไททาเนียมที่สั่นที่ความถี่สูงประมาณ 20 kHz ซึ่งหมายความว่าโพรบอัลตราโซนิกจับคู่การสั่นสะเทือน 20,000 ครั้งต่อวินาทีลงในของเหลวที่โซนิค คลื่นอัลตราซาวนด์ที่ควบคู่กับของเหลวมีลักษณะเป็นรอบความดันสูง / แรงดันต่ําสลับกัน ในระหว่างรอบความดันต่ําของเหลวจะขยายตัวและเกิดฟองสูญญากาศขนาดเล็ก ฟองอากาศขนาดเล็กมากเหล่านี้เติบโตในรอบความดันสลับกันหลายรอบจนกว่าจะไม่สามารถดูดซับพลังงานได้อีก ฟองอากาศจะระเบิดอย่างรุนแรงและสร้างสภาพแวดล้อมที่หนาแน่นเป็นพิเศษในท้องถิ่น ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าโพรงอากาศอะคูสติกและมีลักษณะอุณหภูมิสูงมากในท้องถิ่นความดันสูงและแรงเฉือน ความเคียดเฉือนเหล่านี้ทําลายผนังเซลล์อย่างมีประสิทธิภาพและเพิ่มการถ่ายเทมวลระหว่างภายในเซลล์และตัวทําละลายโดยรอบ แรงเฉือนที่สร้างขึ้นด้วยอัลตราโซนิกถูกนํามาใช้กันอย่างแพร่หลายและเป็นขั้นตอนที่แนะนําสําหรับการหยุดชะงักของเซลล์แบคทีเรียเช่นเดียวกับการแยกโปรตีน ในฐานะที่เป็นวิธีการหยุดชะงักของเซลล์ที่ง่ายและรวดเร็วการ sonication เหมาะอย่างยิ่งสําหรับการแยกปริมาตรขนาดเล็กขนาดกลางและขนาดใหญ่ เครื่องอัลตราโซนิกดิจิตอลของ Hielscher มีเมนูการตั้งค่าที่ชัดเจนสําหรับการควบคุมการ sonication ที่แม่นยํา ข้อมูล sonication ทั้งหมดจะถูกเก็บไว้โดยอัตโนมัติในการ์ด SD ในตัวและสามารถเข้าถึงได้ง่าย ตัวเลือกที่ซับซ้อนของการกระจายความร้อนเช่นการระบายความร้อนภายนอกการ sonication ในโหมดพัลส์ ฯลฯ ในระหว่างกระบวนการสลายตัวของอัลตราโซนิกช่วยให้มั่นใจได้ถึงการรักษาอุณหภูมิในกระบวนการที่เหมาะสมและด้วยเหตุนี้จึงมีความสมบูรณ์ของสารประกอบที่ไวต่อความร้อนที่สกัดออกมา
การวิจัยเน้นย้ําถึงจุดแข็งของการหยุดชะงักและการสกัดเซลล์อัลตราโซนิก
ศาสตราจารย์ Chemat et al. (2017) กลับมาศึกษาต่อว่า "การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์เป็นทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและประหยัดสําหรับเทคนิคทั่วไปสําหรับอาหารและผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติ ประโยชน์หลักคือการลดเวลาในการสกัดและการประมวลผลปริมาณพลังงานและตัวทําละลายที่ใช้การทํางานของหน่วยและ CO2 การปล่อยมลพิษ"
Gabig-Ciminska et al. (2014) ใช้โฮโมจีไนเซอร์แรงดันสูงและตัวแยกเซลล์อัลตราโซนิกในการศึกษาการสลายสปอร์เพื่อปลดปล่อยดีเอ็นเอ เมื่อเปรียบเทียบวิธีการหยุดชะงักของเซลล์ทั้งสองทีมวิจัยสรุปว่าเกี่ยวกับการสลายเซลล์สําหรับ DNA ของสปอร์ "การวิเคราะห์ทําโดยใช้ไลเสทของเซลล์จากการทําให้เป็นเนื้อเดียวกันด้วยแรงดันสูง หลังจากนั้นเราตระหนักว่าการหยุดชะงักของเซลล์อัลตราโซนิกมีข้อได้เปรียบที่โดดเด่นสําหรับจุดประสงค์นี้ ค่อนข้างเร็วและสามารถประมวลผลได้สําหรับปริมาณตัวอย่างขนาดเล็ก" (Gabig-Ciminska และคณะ, 2014)
เครื่องสลายตัวเซลล์อัลตราโซนิกอุตสาหกรรม UIP4000hdT (4000W, 20kHz) สําหรับการแยกแบบอินไลน์อย่างต่อเนื่องและการทําให้บริสุทธิ์ของสารประกอบที่สังเคราะห์จากโรงงานเซลล์จุลินทรีย์
โมเลกุลชีวภาพจากโรงงานเซลล์สําหรับการผลิตอาหาร
โรงงานเซลล์จุลินทรีย์เป็นวิธีการผลิตที่มีประสิทธิภาพและมีประสิทธิภาพโดยใช้สิ่งมีชีวิตจุลินทรีย์เพื่อผลิตสารเมตาบอไลต์พื้นเมืองและที่ไม่ใช่พื้นเมืองที่ให้ผลผลิตสูงโดยวิศวกรรมชีวภาพการเผาผลาญของจุลินทรีย์เช่นแบคทีเรียยีสต์เชื้อราเป็นต้น ตัวอย่างเช่น เอนไซม์จํานวนมากผลิตขึ้นโดยใช้จุลินทรีย์ เช่น Aspergillus oryzae เชื้อรา และแบคทีเรีย เอนไซม์จํานวนมากเหล่านี้ใช้สําหรับการผลิตอาหารและเครื่องดื่ม ตลอดจนการเกษตร พลังงานชีวภาพ และการดูแลในครัวเรือน
แบคทีเรียบางชนิด เช่น Acetobacter xylinum และ Gluconacetobacter xylinus ผลิตเซลลูโลสในระหว่างกระบวนการหมัก ซึ่งเส้นใยนาโนจะถูกสังเคราะห์ในกระบวนการล่างขึ้นบน เซลลูโลสของแบคทีเรีย (หรือที่เรียกว่าเซลลูโลสจุลินทรีย์) มีสารเคมีเทียบเท่ากับเซลลูโลสจากพืช แต่มีความตกผลึกในระดับสูงและมีความบริสุทธิ์สูง (ปราศจากลิกนิน เฮมิเซลลูโลส เพคติน และส่วนประกอบทางชีวภาพอื่น ๆ ) ตลอดจนโครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์ของเครือข่ายตาข่ายสามมิติ (3D) ที่ทอด้วยเส้นใยนาโนเซลลูโลส (อ้างอิง Zhong, 2020) เมื่อเปรียบเทียบกับเซลลูโลสที่ได้จากพืช เซลลูโลสจากแบคทีเรียมีความยั่งยืนมากกว่า และเซลลูโลสที่ผลิตได้นั้นบริสุทธิ์ อัลตราโซนิกและการสกัดตัวทําละลายโดยใช้ NaOH หรือ SDS (โซเดียมโดเดซิลซัลเฟต) มีประสิทธิภาพมากในการแยกเซลลูโลสของแบคทีเรียออกจากเซลล์แบคทีเรีย
ชีวโมเลกุลจากโรงงานเซลล์สําหรับการผลิตยาและวัคซีน
หนึ่งในผลิตภัณฑ์ยาที่โดดเด่นที่สุดที่ได้มาจากโรงงานเซลล์คืออินซูลินของมนุษย์ สําหรับการผลิตอินซูลินทางวิศวกรรมชีวภาพ ส่วนใหญ่จะใช้. coli และ Saccharomyces cerevisiae เนื่องจากโมเลกุลขนาดนาโนที่สังเคราะห์ทางชีวภาพมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพสูง อนุภาคนาโนทางชีวภาพ เช่น เฟอร์ริตินจึงเป็นประโยชน์สําหรับการใช้งานด้านชีวภาพจํานวนมาก นอกจากนี้การผลิตจุลินทรีย์ที่ผ่านการเผาผลาญมักจะมีประสิทธิภาพมากกว่าอย่างมีนัยสําคัญในผลผลิตที่ได้รับ ตัวอย่างเช่น การผลิตกรดอาร์เทมิซินิก เรสเวอราทรอล และไลโคปีนเพิ่มขึ้นสิบเท่าเป็นหลายร้อยเท่า และได้รับการยอมรับแล้วหรือกําลังพัฒนาการผลิตในระดับอุตสาหกรรม (อ้างอิง Liu et al.; ไมโครบ ข้อเท็จจริงของเซลล์ 2017)
ตัวอย่างเช่น โมเลกุลชีวภาพขนาดนาโนที่ใช้โปรตีนที่มีคุณสมบัติประกอบตัวเอง เช่น เฟอร์ริตินและอนุภาคคล้ายไวรัส มีความน่าสนใจเป็นพิเศษสําหรับการพัฒนาวัคซีน เนื่องจากเลียนแบบทั้งขนาดและโครงสร้างของเชื้อโรค และสามารถผันแอนติเจนบนพื้นผิวได้เพื่อส่งเสริมปฏิสัมพันธ์กับเซลล์ภูมิคุ้มกัน โมเลกุลดังกล่าวแสดงออกในสิ่งที่เรียกว่าโรงงานเซลล์ (เช่น สายพันธุ์. coli ที่ออกแบบมา) ซึ่งผลิตโมเลกุลเป้าหมายบางตัว
โปรโตคอลสําหรับ Ultrasonic Lysis และ. coli BL21 สําหรับการปล่อยเฟอร์ริติน
เฟอร์ริตินเป็นโปรตีนซึ่งมีหน้าที่หลักในการกักเก็บธาตุเหล็ก เฟอร์ริตินแสดงความสามารถที่มีแนวโน้มในการประกอบอนุภาคนาโนในวัคซีน ซึ่งใช้เป็นพาหนะส่งวัคซีน (เช่น โปรตีนหนามของ SARS-Cov-2) การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ของ Sun et. อัล. (2016) แสดงให้เห็นว่าเฟอร์ริตินรีคอมบิแนนท์สามารถปล่อยออกมาในรูปแบบที่ละลายน้ําได้จาก Escherichia coli ที่ความเข้มข้น NaCl ต่ํา (≤50 mmol/L) ในการแสดงเฟอร์ริตินใน. coli BL21 และเพื่อปล่อยเฟอร์ติน พลาสมิด pET-28a/เฟอร์ริตินรีคอมบิแนนท์ถูกเปลี่ยนเป็นสายพันธุ์ coli BL21 (DE3) เซลล์เฟอร์ริติน coli BL21 (DE3) ถูกเพาะเลี้ยงในอาหารเจริญเติบโต LB ที่มีคานามัยซิน 0.5% ที่ 37°C และเหนี่ยวนําที่ OD600 0.6 ด้วยไอโซโพรพิล-β-D-ไทโอกาแลคโตไพราโนไซด์ 0.4% เป็นเวลา 3 ชั่วโมงที่ 37°C จากนั้นการเพาะเลี้ยงขั้นสุดท้ายจะถูกเก็บเกี่ยวโดยการหมุนเหวี่ยงที่ 8000 กรัมเป็นเวลา 10 นาทีที่ 4°C และเก็บเม็ด จากนั้นเม็ดถูกแขวนลอยอีกครั้งในตัวกลาง LB (NaCl 1%, Typone 1%, สารสกัดจากยีสต์ 0.5%))/บัฟเฟอร์สไลซิส (20 mmol/L Tris, 50 mmol/L NaCl, 1 mmol/L EDTA, pH 7.6) และความเข้มข้นที่แตกต่างกันของสารละลาย NaCl (0, 50, 100, 170 และ 300 mmol/L) ตามลําดับ สําหรับการสลายเซลล์แบคทีเรีย sonication ถูกนําไปใช้ในโหมดพัลส์: เช่น การใช้ เครื่องอัลตราโซนิก UP400St ที่ 100% amplitude โดยมีรอบการทํางาน 5 วินาที เปิด ปิด 10 วินาที เป็นเวลา 40 รอบ) จากนั้นหมุนเหวี่ยงที่ 10,000 กรัมเป็นเวลา 15 นาทีที่ 4°C ส่วนเหนือน้ําและตะกอนถูกวิเคราะห์โดยโซเดียมโดเดซิลซัลเฟตโพลีอะคริลาไมด์เจลอิเล็กโทรโฟรีซิส (SDS-PAGE) เจลยนโซเดียมโดเดซิลซัลเฟตทั้งหมดถูกสแกนด้วยเครื่องสแกนความละเอียดสูง ภาพเจลได้รับการวิเคราะห์โดยใช้ซอฟต์แวร์ Magic Chemi 1D เพื่อความชัดเจนสูงสุด แถบโปรตีนถูกตรวจพบโดยการปรับพารามิเตอร์ ข้อมูลสําหรับวงดนตรีถูกสร้างขึ้นจากเทคนิคสามเท่า (อ้างอิง Sun et al., 2016)
เครื่องรบกวนเซลล์อัลตราโซนิกสําหรับการสลายอุตสาหกรรมของโรงงานเซลล์
การสลายและการสกัดด้วยอัลตราโซนิกเป็นวิธีที่เชื่อถือได้และสะดวกสบายในการปล่อยสารเมตาบอไลต์จากโรงงานเซลล์ซึ่งจะช่วยในการผลิตโมเลกุลเป้าหมายได้อย่างมีประสิทธิภาพ เครื่องรบกวนเซลล์อัลตราโซนิกมีให้เลือกตั้งแต่ห้องปฏิบัติการไปจนถึงขนาดอุตสาหกรรมและกระบวนการสามารถปรับขนาดได้อย่างสมบูรณ์เชิงเส้น
Hielscher Ultrasonics เป็นพันธมิตรที่มีความสามารถของคุณสําหรับเครื่องรบกวนอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงและมีประสบการณ์มายาวนานในด้านการฝังระบบอัลตราโซนิกในการตั้งค่าแบบตั้งโต๊ะและอุตสาหกรรม
เมื่อพูดถึงฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่ซับซ้อนระบบหยุดชะงักของเซลล์ Hielscher Ultrasonics ตอบสนองความต้องการทั้งหมดสําหรับการควบคุมกระบวนการที่เหมาะสมที่สุดใช้งานง่ายและเป็นมิตรกับผู้ใช้ ลูกค้าและผู้ใช้เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher ให้ความสําคัญกับประโยชน์ที่เครื่องรบกวนเซลล์อัลตราโซนิก Hielscher และเครื่องสกัดช่วยให้สามารถตรวจสอบและควบคุมกระบวนการได้อย่างแม่นยํา – ผ่านหน้าจอสัมผัสแบบดิจิตอลและรีโมทคอนโทรลของเบราว์เซอร์ ข้อมูล sonication ที่สําคัญทั้งหมด (เช่นพลังงานสุทธิพลังงานทั้งหมดแอมพลิจูดระยะเวลาอุณหภูมิความดัน) จะถูกจัดเก็บโดยอัตโนมัติเป็นไฟล์ CSV บนการ์ด SD ในตัว สิ่งนี้ช่วยให้ได้ผลลัพธ์ที่ทําซ้ําได้และทําซ้ําได้ และอํานวยความสะดวกในการสร้างมาตรฐานกระบวนการ ตลอดจนการปฏิบัติตามแนวทางปฏิบัติที่ดีในการผลิต (cGMP)
แน่นอนว่าโปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกของ Hielscher ถูกสร้างขึ้นสําหรับการทํางานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวันภายใต้ภาระเต็มที่ดังนั้นจึงสามารถใช้งานได้อย่างน่าเชื่อถือในการตั้งค่าการผลิตทางอุตสาหกรรม เนื่องจากความทนทานสูงและการบํารุงรักษาต่ําการหยุดทํางานของอุปกรณ์อัลตราโซนิกจึงต่ํามาก คุณสมบัติ CIP (clean-in-place) และ SIP (disinfectize-in-place) ช่วยลดการทําความสะอาดที่ลําบาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากชิ้นส่วนที่เปียกทั้งหมดเป็นพื้นผิวโลหะเรียบ (ไม่มีปากหรือหัวฉีดที่ซ่อนอยู่)
ตารางด้านล่างให้ข้อบ่งชี้ถึงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา:
| ปริมาณแบทช์ | อัตราการไหล | อุปกรณ์ที่แนะนํา |
|---|---|---|
| 1 ถึง 500 มล. | 10 ถึง 200 มล. / นาที | UP100H |
| 10 ถึง 2000 มล. | 20 ถึง 400 มล. / นาที | UP200 ฮิต, UP400ST |
| 0.1 ถึง 20L | 0.2 ถึง 4L / นาที | UIP2000hdt |
| 10 ถึง 100L | 2 ถึง 10L / นาที | UIP4000hdT |
| ไม่ | 10 ถึง 100L / นาที | UIP16000 |
| ไม่ | ขนาด ใหญ่ | คลัสเตอร์ของ UIP16000 |
ติดต่อเรา! / ถามเรา!
Hielscher Ultrasonics ผลิตโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงสําหรับการใช้งานผสมการกระจายอิมัลชันและการสกัดในระดับห้องปฏิบัติการนําร่องและอุตสาหกรรม
วรรณกรรม / อ้างอิง
- Sun, W., Jiao, C., Xiao, Y., Wang, L., Yu, C., Liu, J., Yu, Y., Wang, L. (2016):Salt-Dependent Aggregation and Assembly of E Coli-Expressed Ferritin. Dose-Response, March 2016.
- Rodrigues, M.Q.; Alves, P.M.; Roldão, A. (2021): Functionalizing Ferritin Nanoparticles for Vaccine Development. Pharmaceutics 2021, 13, 1621.
- Farid Chemat, Natacha Rombaut, Anne-Gaëlle Sicaire, Alice Meullemiestre, Anne-Sylvie Fabiano-Tixier, Maryline Abert-Vian (2017): Ultrasound assisted extraction of food and natural products. Mechanisms, techniques, combinations, protocols and applications. A review. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 34, 2017. 540-560.
- Villaverde, Antonio (2010): Nanotechnology, bionanotechnology and microbial cell factories. Microbial Cell Factories 2010 9:53.
ข้อเท็จจริงที่ควรค่าแก่การรู้
โซโน-ไบโอเรกเตอร์
อัลตราซาวนด์ใช้ในแง่หนึ่งเพื่อขัดขวางเซลล์เพื่อปลดปล่อยสารประกอบภายในเซลล์ แต่ใช้กับแอมพลิจูดที่อ่อนกว่าและ / หรือเป็นอัลตราซาวนด์ระเบิดการ sonication สามารถช่วยเพิ่มผลผลิตการเผาผลาญของเซลล์จุลินทรีย์พืชและสัตว์ในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพซึ่งจะช่วยเพิ่มกระบวนการเทคโนโลยีชีวภาพ โพรบอัลตราโซนิกสามารถรวมเข้ากับเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ (ที่เรียกว่าเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพโซโน) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพที่มีชีวิต เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher ช่วยให้สามารถควบคุมสภาวะอัลตราซาวนด์ได้อย่างแม่นยําซึ่งสามารถปรับให้เหมาะสมที่สุดกับการแปลงตัวเร่งปฏิกิริยาสูงของเซลล์ที่มีชีวิต เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับโพรบอัลตราโซนิก Hielscher สําหรับเครื่องปฏิกรณ์โซโนไบโอเมตริกซ์และผลของการเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพที่เพิ่มอัลตราโซนิก!
โรงงานเซลล์และการสังเคราะห์สารเมตาบอไลต์
จุลินทรีย์ที่แตกต่างกันสามารถสังเคราะห์สารเมตาบอไลต์ที่คล้ายคลึงกันได้เช่นสําหรับการผลิตกรดอะมิโน Corynebacterium, Brevibacterium และ Escherichia coli ถูกนํามาใช้สําเร็จ วิตามินถูกสังเคราะห์โดยใช้ Propionibacterium และ Pseudomonas; กรดอินทรีย์ได้มาจาก Aspergillus, Lactobacillus, Rhizopus; ในขณะที่เอนไซม์สามารถทําได้โดย Aspergillus และ Bacillus; ยาปฏิชีวนะสามารถผลิตได้โดย Streptomyces และ Penicillium; ในขณะที่สําหรับการผลิตสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพมักเกิดขึ้น Pseudomonas, Bacillus และ Lactobacillus ถูกใช้เป็นโรงงานเซลล์
. Coli เป็นโรงงานเซลล์จุลินทรีย์
แบคทีเรีย. coli และสายพันธุ์จํานวนมากถูกนํามาใช้กันอย่างแพร่หลายทางชีววิทยาโมเลกุลและได้กลายเป็นหนึ่งในแบบจําลองเซลล์ที่มีประสิทธิภาพครั้งแรกที่ใช้เป็นโรงงานเซลล์จุลินทรีย์สําหรับการผลิตโปรตีนรีคอมบิแนนท์เชื้อเพลิงชีวภาพและสารเคมีอื่น ๆ . coli มีความสามารถตามธรรมชาติในการผลิตสารประกอบหลายชนิด ซึ่งได้รับการปรับปรุงโดยวิศวกรรมชีวภาพและการดัดแปลงพันธุกรรม ตัวอย่างเช่น โดยการถ่ายโอนเอนไซม์ต่างชนิด ความสามารถของ E.coli ในการผลิตผลิตภัณฑ์จํานวนมากได้รับการปรับเปลี่ยนเพื่อพัฒนาวิถีการสังเคราะห์ทางชีวภาพใหม่
(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.)
Streptomyces เป็นโรงงานเซลล์จุลินทรีย์
Streptomyces เป็นกลุ่มที่ใหญ่ที่สุดของ actinomycetes สายพันธุ์ Streptomyces แพร่หลายในระบบนิเวศทางน้ําและบนบก สมาชิกของสกุล Streptomyces เป็นที่สนใจในเชิงพาณิชย์เนื่องจากความสามารถในการผลิตชีวโมเลกุลและสารเมตาบอไลต์ทุติยภูมิที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพจํานวนมาก ผลิตยาปฏิชีวนะที่มีประโยชน์ทางคลินิก เช่น tetracyclines, aminoglycosides, macrolides, chloramphenicol และ rifamycins นอกจากยาปฏิชีวนะแล้ว Streptomyces ยังผลิตผลิตภัณฑ์ยาที่มีมูลค่าสูงอื่นๆ เช่น ยาต้านมะเร็ง ภูมิคุ้มกันกระตุ้น ภูมิคุ้มกัน, สารต้านอนุมูลอิสระ, ยาฆ่าแมลง และยาต้านปรสิต ซึ่งมีการใช้งานทางการแพทย์และการเกษตรอย่างกว้างขวาง
สายพันธุ์ Streptomyces ผลิตเอนไซม์หลายชนิดที่มีความสําคัญทางการแพทย์ รวมถึงแอล-แอสปาราจิเนส ยูริเคส และคอเลสเตอรอลออกซิเดส แอคติโนมัยซีตหลายชนิดสามารถผลิตเอนไซม์ที่สําคัญทางอุตสาหกรรม เช่น เซลลูเลส ไคติเนส ไคโตซาเนส α-อะไมเลส โปรตีเอส และไลเปส แอคติโนมัยซีตหลายชนิดสามารถผลิตเม็ดสีต่างๆ ซึ่งอาจเป็นทางเลือกที่ดีของสีสังเคราะห์ สายพันธุ์ Streptomyces มีความสามารถสูงในการผลิตโมเลกุลชีวภาพบนพื้นผิวที่ใช้งานอยู่ รวมถึงไบโออิมัลซิไฟเออร์และสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพ อะคาร์โบสต้านเบาหวานผลิตโดยสายพันธุ์ของ Streptomyces ผ่านการหมักของจุลินทรีย์ สายพันธุ์ของ Streptomyces ได้แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการสังเคราะห์สารยับยั้งการสังเคราะห์คอเลสเตอรอล เช่น pravastatin เมื่อเร็ว ๆ นี้ สายพันธุ์ Streptomyces สามารถใช้เป็น "โรงงานนาโน" ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมสําหรับการสังเคราะห์อนุภาคนาโน Streptomyces บางชนิดมีแนวโน้มในการผลิตวิตามินบี 12
(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.)
Hielscher Ultrasonics ผลิตโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงจาก ห้องทดลอง ถึง ขนาดอุตสาหกรรม