Hielscher ультразвукова технологія

Biosynthetic Production of Human Milk Oligosaccharides

Синтез біосинтезу людського молочного олігосахарів (HMOs) через ферментація або ферментативні реакції є складним, трудомістким і часто нетривалим процесом. Ультралікація збільшує масовий перехід між субстратними та клітинними фабриками, стимулює ріст клітин і метаболізм. Таким чином, ультразвуком посилюється ферментація та біо-хімічні процеси, що призводить до прискореного і більш ефективного виробництва HMOs.

Олігосахароз людини

У людини молоко Олігосахархади (HMOs), також відомий як людське молоко глюкоз, є молекули цукру, які є частиною групи олігосахарів. Видні приклади HMOs включають 2 '-fucosyllactose (2′-FL), Ладо-н-неотетрез (Ннт), 3 '-galactosyllactose (3′-GL) і difucosyllactose (DFL).
Хоча людське грудне молоко складається з більш ніж різних структур 150 HMO, тільки 2 ′-fucosyllactose (2 ′-FL) і lacto-N-neotetraose (Ннт) в даний час виробляються на комерційному рівні і використовуються як харчові добавки в дитячому формулою.
Молоко в олігосахархасі людини (HMOs) відомі своїм значущості в дитячому харчуванні. У людини молоко олігосахарі є унікальним типом поживних речовин, які виступають в якості пребіотиків, протиадгезійні антимікробні, імуномодулятори в кишечнику немовляти і вносять істотний внесок у розвиток мозку. HMOs є виключно в молочних залоз людини; Інші міліки ссавців (наприклад, корови, кози, вівці, верблюд і т. д.) не мають такої конкретної форми олігосахарства.
У людському молоці, який може бути присутній або розчиняється або емульцированний, або підвісна форма у воді, є третім найбільш поширеним твердим компонентом. Лактоза і жирні кислоти є найбільш рясні тверді речовини, знайдені в людському молоці. HMOs присутні в концентрації 0.35-0.88 унцій (9,9-40 г)/л. приблизно 200 конструктивно різні людського молочного олігосахарі відомі. Домінуючий олігоз в 80% всіх жінок становить 2′-fucosyllactose, який присутній в людському грудному молоці при концентрації приблизно 2,5 г/л.
Так як HMOs не перетравлюється, вони не калічно сприяють харчуванню. Будучи індіестірованние вуглеводи, вони функціонують як пребіотики і вибірково бродіння, бажано кишечника мікрофлори, особливо біфідобактерій.

Користь для здоров'я людини Олігосахархади (HMOs)

  • сприяти розвитку немовлят
  • мають важливе значення для розвитку мозку
  • має протизапальну і
  • Адгезійні ефекти в шлунково-кишковому тракті
  • підтримує імунну систему у дорослих
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

в Ультразвуковий процесор UIP2000hdT збільшує передачу маси і активізує клітинні заводи для підвищення врожайності біосинтезованих біологічних молекул, таких як HMOs

Запит інформації




Зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.


Біосинтез людського молочного Олігосахарів

Клітинні заводи і ферментативні/хіміо-ферментативні системи є поточними технологіями, що використовуються для синтезу HMOs. Для виробництва HMO на промислових масштабах, ферментація заводів мікробної клітини, біо-хімічного синтезу, і різних ферментативних реакцій є здійсненними шляхами HMO біо-виробництва. З економічних причин, біо-синтез на заводах мікробної клітини в даний час є єдиною технікою, що використовується на промисловому рівні виробництва HMOs.

Ферментація HMOs з використанням заводів мікробної клітини

Кишкової палички, пивні дріжджі і Лактокоподібні, широко використовуються клітинні фабрики, що використовуються для біо-виробництва біологічних молекул, таких як HMOs. Ферментація є біохімічним процесом з використанням мікроорганізмів для перетворення субстрату на цільові біологічні молекули. Заводи мікробної клітини використовують прості цукри, як субстрат, який вони перетворюють на HMOs. Оскільки прості цукри (наприклад, лактоза) є рясними, дешеві підкладки, це зберігає біо-синтез процес економічно ефективним.
Зростання і коефіцієнт біоконверсії в основному залежить від масової передачі поживних речовин (підкладки) до мікроорганізмів. Коефіцієнт масової передачі є основним фактором, який впливає на синтез продукту під час бродіння. Ультралікація добре відома, щоб сприяти масовому передачі.
During fermentation, the conditions in the bioreactor must be constantly monitored and regulated so that the cells can grow as quickly as possible in order to then produce the targeted biomolecules (e.g. oligosaccharides such as HMOs; insulin; recombinant proteins). Theoretically, the product formation starts as soon as the cell culture begins to grow. However especially in genetically modified cells such as engineered microorganisms it is usually induced later by adding a chemical substance to the substrate, which upregulates the expression of the targeted biomolecule. Ultrasonic bioreactors (sono-bioreactor) can be precisely controlled and allow for the specific stimulation of microbes. This results in an accelerated biosynthesis and higher yields.
Ultrasonic lysis and extraction: Fermentation of complex HMOs might be limited by low fermentation titers and products remaining intracellular. Ultrasonic lysis and extraction is used to release intracellular material before purification and down-stream processes.

Ультрачно сприяли бродіння

The growth rate of microbes such as Escherichia coli, engineered E.coli, Saccharomyces cerevisiae and Lactococcus lactis can be accelerated by increasing the mass transfer rate and cell wall permeability by applying controlled low-frequency ultrasonication. As a mild, non-thermal processing technique, ultrasonication applies purely mechanical forces into the fermentation broth.
Acoustic Cavitation: The working principle of sonication is based on acoustic cavitation. The ultrasonic probe (sonotrode) couples low-frequency ultrasound d waves into the medium. The ultrasound waves travel through the liquid creating alternating high-pressure (compression) / low-pressure (rarefaction) cycles. By compressing and stretching the liquid in alternating cycles, minute vacuum bubbles arise. These small vacuum bubbles grow over several cycles until they reach a size where they cannot absorb any further energy. At this point of maximum growth, the vacuum bubble implodes violently and generates locally extreme conditions, known as the phenomenon of cavitation. In the cavitational “hot-spot”, high pressure and temperature differentials and intense shear forces with liquid jets of up to 280m/sec can be observed. By these cavitational effects, thorough mass transfer and sonoporation (the perforation of cell walls and cell membranes) is achieved. The nutrients of the substrate are floated to and into the living whole cells, so that the cell factories are optimally nourished and growth as well as conversion rates are accelerated. Ultrasonic bioreactors are a simple, yet highly effective strategy to process biomass in a one-pot biosynthesis process.
Точно контролюється, м'який ультразвуком добре відомо, щоб активізувати процеси бродіння.
Ультразвуком поліпшується "продуктивність багатьох біопроцесів, пов'язаних з живими клітинами через посилення субстрату поглинання, розширення виробництва або зростання за рахунок збільшення пористості клітин, і потенційно розширення випуску клітинних компонентів". (Naveena ET Al. 2015)
Read more about ultrasonically-assisted fermentation!
Переваги Ультрачно Інтенсифікованого бродіння

  • збільшений урожай
  • Прискорене бродіння
  • Клітинна стимуляція
  • Посилений поглинання субстрату
  • Підвищена пористість клітин
  • проста в експлуатації
  • Безпечний
  • Прості ретро-підгонки
  • лінійне збільшення
  • Пакетне або тіньових обробки
  • швидкий рой

Naveena ET Al. (2015) виявив, що ультразвукова інтенсифікація пропонує ряд переваг під час біообробки, включаючи низькі експлуатаційні витрати в порівнянні з іншими підвищення варіантів лікування, простота експлуатації і скромні вимоги до влади.

Agitated ultrasonic tank (sono-bioreactor) for batch processing

Танк з ультраакулататорів 8 кВт і мішалки

Високопродуктивних ультразвукових реакторів бродіння

Процеси бродіння включають живі мікроорганізми, такі як бактерії або дріжджі, які функціонують як клітинні заводи. Хоча сокації застосовується для сприяння масової передачі і збільшення росту мікроорганізмів і коефіцієнт конверсії, важливо, щоб контролювати ультразвукову інтенсивність саме для того, щоб уникнути руйнування клітинних заводів.
Hielscher ультразвук є фахівцем в проектуванні, виробництві та розподілу високопродуктивних ультраакукатори, які можуть бути точно контролюється і контролюється для забезпечення чудовою врожайності бродіння.
Точний контроль над ультразвуковими параметрами процесу за Hielscher ультразвук' Інтелектуальне програмне забезпеченняПроцес контролю не тільки має важливе значення для високої врожайності та вищої якості, але дозволяє повторювати і відтворювати результати. Особливо, коли IST приходить на стимулювання клітинних заводів, клітинні специфічні адаптації параметрів сокації має важливе значення для досягнення високої врожайності та запобігання деградації клітин. Тому всі цифрові моделі Hielscher ультраакуляторів оснащені інтелектуальними програмами, що дозволяє налаштовувати, контролювати та переглядати параметри сокації. Ультразвукові параметри процесу, такі як амплітуда, температура, тиск, сонкації тривалості, мито циклів, а також введення енергії мають важливе значення для сприяння HMO виробництва через бродіння.
Розумне програмне забезпечення Hielscher ультраакукатори записує автоматично всі важливі параметри процесу на інтегровану SD-карту. Автоматичне записування даних процесу сокації є основою для процесу стандартизації та відтворюваності/повторюваність, які необхідні для хорошої виробничої практики (GMP).

Hielscher Ultrasonics Cascatrode

каскадродТМ в Ультразвуковий потік клітин реактора

Ультразвукові ректори для бродіння

Hielscher Ultrasonics CascatrodeHielscher offers ultrasonic probes of various size, length and geometries, which can be used for batch as well as continuous flow-through treatments. Ultrasonic reactors, also known as sono-bioreactors, are available for any volume covering the ultrasonic bioprocessing from small lab samples to pilot and fully-commercial production level.
Добре відомо, що розташування ультразвукового созонда в Реакційний посудині впливає на розподіл кавітаційних і мікро-потокового в середовищі. Сотроде і Ультразвуковий реактор слід підбирати відповідно до об'єму обробки комірного бульйону. Хоча сонкації можуть бути виконані в пакетному, а також в безперервному режимі, для високих обсягів виробництва рекомендується використання безперервного потоку установки. Проходячи через Ультразвуковий потік клітин, всі клітинні середовища отримує точно такий же вплив на сокації забезпечення найбільш ефективне лікування. Hielscher ультразвук широкий спектр ультразвукових зондів і потоків клітинних реакторів дозволяє зібрати ідеальне ультразвукове біопереробне налаштування.

Hielscher Ультразвук – Від Lab до пілота на виробництво

Hielscher ультразвук охоплює повний спектр ультразвукового обладнання пропонуючи компактні ручні ультразвукові гомогеніти для підготовки зразка до лави-Топ і пілотні системи, а також потужні промислові ультразвукові агрегати, які легко обробляти Фура на годину. Будучи універсальним і гнучким в установці і монтажу варіанти, Hielscher ультраакукатори можуть бути легко інтегровані в усі види пакетних реакторів, ФРС-партіями або безперервного потоку через установок.
Різні аксесуари, а також індивідуальні частини дозволяють ідеальна адаптація вашого ультразвукового налаштування до ваших вимог процесу.
Побудований для 24/7 операції під повним навантаженням і важким обов'язком у складних умовах, Hielscher ультразвукові процесори є надійними і вимагають тільки низького технічного обслуговування.
У таблиці нижче наведено приблизну потужність обробки наших ультразвукових пристроїв:

пакетний Обсяг швидкість потоку Рекомендовані пристрої
Від 1 до 500мл Від 10 до 200мл / хв UP100H
Від 10 до 2000мл Від 20 до 400мл / хв UP200Ht, UP400St
0.1 до 20 л 0.2 до 4л / хв UIP2000hdT
Від 10 до 100 л Від 2 до 10 л / хв UIP4000hdT
застосовується Від 10 до 100 л / хв UIP16000
застосовується більший кластер UIP16000

Зв'яжіться з нами! / Запитати нас!

Запитайте більше інформації

Будь ласка, використовуйте форму нижче, щоб запросити додаткову інформацію про ультразвукові процесори, програми та ціни. Ми будемо раді обговорити ваш процес з вами і запропонувати вам ультразвукову систему, що відповідає вашим вимогам!









Будь ласка, зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.


Hielscher ультразвук виробляє високоексплуатаційні ультразвукові Гомогенізатори для дисперсії, емульсифікації та видобутку клітин.

Високосилові ультразвукові Гомогенізатори з Лабораторія до пілот і Промисловий масштаб

Література/довідники



Факти варті знати

Biosynthesis using Cell Factories

A microbial cell factory is a method of bioengineering, which utilizes microbial cells as a production facility. By genetically engineering microbes, the DNA of microorganisms such as bacteria, yeasts, fungi, mammalian cells, or algae is modified turning microbes into cell factories. Cell factories are used to convert substrates into valuable biological molecules, which are used e.g. in food, pharma, chemistry and fuel production. Different strategies of cell factory-based biosynthesis aim at the production of native metabolites, expression of heterologous biosynthetic pathways, or protein expression.
Cell factories can be used to either synthesize native metabolites, to express heterologous biosynthetic pathways, or to express proteins.

Biosynthesis of native metabolites

Native metabolites are defined as biological molecules, which the cells used as cell factory produce naturally. Cell factories produce these biological molecules either intracellularly or a secreted substance. The latter is preferred since it facilitates the separation and purification of the targeted compounds. Examples for native metabolites are amino and nucleic acids, antibiotics, vitamins, enzymes, bioactive compounds, and proteins produced from anabolic pathways of cell.

Heterologus Biosynthetic Pathways

When trying to produce an interesting compound, one of the most important decisions is the choice of production in the native host, and optimize this host, or transfer of the pathway to another well-known host. If the original host can be adapted to an industrial fermentation process, and there are no health-related risks in doing so (e.g., production of toxic by-products), this can be a preferred strategy (as was the case e.g., for penicillin). However, in many modern cases, the potential of using an industrially preferred cell factory and related platform processes out-weighs the difficulty of transferring the pathway.

Protein Expression

The expression of proteins can be achieved via homologous and heterologous ways. In homologous expression, a gene that is naturally present in an organism is over-expressed. Through this over-expression, a higher yield of a certain biological molecule can be produced. For heterologous expression, a specific gene is transferred into a host cell in that the gene is not present naturally. Using cell engineering and recombinant DNA technology, the gene is inserted into the host’s DNA so that the host cell produces (large) amounts of a protein that it would not produce naturally. Protein expression is done in a variety of hosts from bacteria, e.g. E. coli and Bacillis subtilis, yeasts, e.g., Klyuveromyces lactis, Pichia pastoris, S. cerevisiae, filamentous fungi, e.g. as A. niger, and cells derived from multicellular organisms such as mammals and insects. Innummerous proteins are of great commercial interest, including from bulk enzymes, complex bio-pharmaceuticals, diagnostics and research reagents. (cf. A.M. Davy et al. 2017)