Producción biosintética u oligosacáridos u yiim humana
Le biosíntesis oligosacáridos u yiim humana (HMO) yéetel le fermentación wa reacciones enzimáticas le jump'éel tuukula' complejo, agotador yéetel, menudo, u t'okik rendimiento. Le ultrasonicación aumenta le transferencia juuch' ichil le sustrato yéetel le fábricas celulares yéetel estimula tuméen yéetel le metabolismo t'aan. Ti' le modo, le sonicación intensifica le fermentación yéetel le procesos bioquímicos, ku ts'aik u kúuchil ti' jump'éel producción acelerada yéetel asab eficiente u HMO.
Oligosacáridos u yiim humana
Le oligosacáridos ti' u yiim humana (HMO), bey xan k'ajóolta'ano'ob bix glicanos u yiim humana, ku moléculas monkaab ku táakpajalo'ob ti' le múuch' le oligosacáridos. Ejemplos destacados u HMO incluyen le 2. - fucosil-lactosa (2′-FL), lacto-N-neotetraosa (LNnT), 3. - galactosil-lactosa (3′-GL) yéetel difucosil-lactosa (DFL).
Wa bien u yiim materna humana táan compuesta tumen asab u 150 ka'ansaj HMO jejeláas, bejla'e' Chéen ku ku ts'áiko'ob ti' comercial 2′-fucosil-lactosa (2′-FL) yéetel lacto-N-neotetraosa (LNnT) yéetel ku utilizan bey aditivos nutricionales ti' xoknal infantiles.
Le oligosacáridos u yiim humana (HMO) ku k'ajóolta'ano'ob yo'osal u ka' tu nutrición le champaalo'. Le oligosacáridos u yiim humana le jump'éel bin yano'ob k'áate' nutrientes, u tuukulo'ob bey prebióticos, antimicrobianos antiadhesivos yéetel inmunomoduladores ichil le intestino le lactante yéetel contribuyen sustancialmente ti' le ma'alo'ob le ta ts'o'omej. Le HMO lu'umo'oba' exclusivamente ti' u yiim materna humana; Uláak' leches mamíferos (je'ebix, wakax, cabra, oveja, etcétera camello) mina'an ti'ob beyo' específica u oligosacáridos.
Le oligosacáridos u yiim humana le le tercer componente sólido asab abundante ti' u yiim humana, ku páajtal yaantal presente ti' beyo' disuelta wa emulsionada wa suspendida ichil le ja'o'. Le lactosa yéetel le ácidos grasos le le asab uláak' sólidos ku lu'umo'oba' ti' u yiim materna. Le HMO táan presentes ti' jump'éel concentración 0,35 ti' 0,88 onzas (9,9 ti' 24,9 g) leti' L. U yojelo'ob chan yan 200 oligosacáridos ti' u yiim humana estructuralmente jejeláas. Le oligosacárido dominante ti' le 80 ti chúumuk tuláakal le ko'olelo'obo' le 2′-fucosil-lactosa, yaan presente ti' u yiim materna humana ti' jump'éel concentración aproximada u 2,5 g leti' L.
Dado ti' le HMO ma' u digieren, ma' contribuyen calóricamente ti' le nutrición. Le u bin carbohidratos ma' digeribles, funcionan bey prebióticos yéetel ku fermentados selectivamente tumen le microflora intestinal deseable, especialmente le bifidobacterias.
- Xan le ma'alo'ob le lactantes
- le importantes utia'al le ma'alo'ob le ta ts'o'omej
- Yaan u propiedades antiinflamatorias yéetel
- Táanil antiadhesivos ti' le tracto gastrointestinal
- Apoya le yaan inmunológico ti' paalo'ob
Leti'e' procesador ultrasónico UIP2000hdT aumenta le transferencia juuch' ka activa le fábricas celulares tia'al mayores rendimientos moléculas biológicas biosintetizadas, bey le HMO
Biosíntesis oligosacáridos u yiim humana
Le fábricas células yéetel le kaambalilo'ob enzimáticos leti' quimioenzimáticos le tecnologías actuales utilizadas utia'al u síntesis HMOs. Utia'al u producción u HMO u escala industrial, u fermentación le fábricas células microbianas, le síntesis bioquímica yéetel le jejeláas reacciones enzimáticas le formas factibles ti' bioproducción HMO. Debido a razones económicas, le biosíntesis yéetel fábricas células microbianas jach Bejla'e' le chen láaka utilizada a nivel de producción industrial u HMOs.
Fermentación u HMOs utilizando Fábricas u Células Microbianas
E coli, Saccharomyces cerevisiae yéetel Lactococcus lactis le fábricas células ti' búukinta'al común utilizadas utia'al u bioproducción moléculas biológicas bey le HMO. Le fermentación jach jump'éel bioquímico tuukula' ku meyajtiko'ob microorganismos utia'al u sutk'esiko'ob jump'éel sustrato ti' moléculas biológicas u específicas. Le fábricas células microbianas utilizan azúcares simples bey sustrato, ku suutikuba'ob HMO. Dado ti' le azúcares simples (je'ebix, le lactosa) ku jump'éel sustrato abundante yéetel barato, le tuukula' biosíntesis Chúuns siendo rentable.
Tuméen yéetel le tasa bioconversión u influenciados chuunil laat'a'an tumen le transferencia juuch' nutrientes (sustrato) ti' le microorganismos. Le tasa transferencia juuch' jach jump'éel noj bejo' factor u afecta u síntesis le producto ichil le fermentación. Jach ma'alob sabido ti' le ultrasonicación favorece le transferencia juuch'.
Ichil le fermentación, le condiciones ti' le biorreactor k'a'abéet controlar u ka síijik u constantemente utia'al u le células páajtal ch'íijil táaj Chich ka ts'o'okole' producir le biomoléculas objetivo (je'ebix, oligosacáridos bey HMO, insulina, proteínas recombinantes). Teóricamente, u formación le producto káaj uts séeb bey le yéetel t'aan Káaj u ch'íijil. Ba'ale' especialmente ti' le células modificadas genéticamente, bey le microorganismos modificados genéticamente, ku u induce chúunk'in yo'osal le adición jump'éel sustancia química ti' le sustrato, ku regula ti' le alza u expresión le biomolécula objetivo. Le biorreactores ultrasónicos (sono-biorreactores) páajtal controlar u yéetel precisión ka permiten le estimulación específica ti' le microbios. Le je'ela' ku ts'aik bey resultado jump'éel biosíntesis acelerada yéetel mayores rendimientos.
Lisis ka extracción ultrasónicas: le fermentación HMO complejos u yil u limitada tumen le bajos títulos fermentación yéetel le yik'áalil permanecen intracelulares. Le lisis yéetel extracción ultrasónica ku meyajtiko'ob utia'al liberar xooko'obo' intracelular bey ma' le purificación yéetel le procesos yéetel.
Fermentación promovida tumen ultrasonidos
Le tasa tuméen microbios bey le Escherichia coli, le E. coli juubulo'ob, le Saccharomyces cerevisiae yéetel le Lactococcus lactis u acelerar u aumentando le tasa transferencia juuch' yéetel le permeabilidad le pak'o' t'aan yo'osal le ka'anatako'ob ultrasonidos controlados u baja frecuencia. Bey láaka procesamiento O'olkij yéetel ma' térmica, le ultrasonicación aplica muuk' puramente mecánicas ti' u k'aab fermentación.
Cavitación acústica: le principio funcionamiento ti' le sonicación basa ti' le cavitación acústica. Le sonda ultrasónica (sonotrodo) acopla ondas ultrasónicas u baja frecuencia ti' le ka'a. Le ondas ultrasónicas viajan ti' le líquido creando ciclos alternos u ka'anal presión (compresión) yéetel baja presión (rarefacción). Le comprimir yéetel estirar líquido ti' ciclos alternos, surgen diminutas burbujas u vacío. Táan a mejen burbujas u vacío nuuktalo'ob a lo largo de ya'ab ciclos tak ka alcanzan jump'éel Buka'aj le ma' táan u béeytal múuch'ik asab energía. Ti' le ch'aaj máximo tuméen, le burbuja ku vacío implosiona violentamente yéetel genera localmente condiciones extremas, conocidas bey le Uláak ba'al le cavitación. Ti' le "ch'aaj chokoj" cavitacional, ku páajtal uts' ka'anatako'ob diferenciales presión yéetel temperatura yéetel intensas muuk' cizallamiento yéetel chooj ta'an líquido tak 280 m leti' seg. Yo'osal le k'iino'oba' táanil cavitacionales, ku logra jump'éel transferencia juuch' completa yéetel le sonoporación (u perforación le pak' celulares yéetel le membranas celulares). Nutrientes le sustrato flotan ti' ka ichil le células pa'ate vivas, ti' modo ti' le fábricas celulares u nutren u kin tuukul óptima yéetel u aceleran le tasas tuméen yéetel tzeltalo'obo'. Le biorreactores ultrasónicos le jump'éel estrategia sencilla, ba'ale' jach xoknáalo'obo', utia'al procesar biomasa ti' jump'éel tuukula' biosíntesis jump'éel tin juunal kuum.
Jach ma'alob sabido u jump'éel sonicación O'olkij yéetel controlada yéetel precisión intensifica le procesos fermentación.
Le sonicación mejora "u productividad u ya'ab bioprocesos ku involucran células vivas yéetel le mejora absorción ti' sustrato, jump'éel asab producción wa tuméen u ya'abtal le porosidad t'aan yéetel juntúul liberación potencialmente mejorada u componentes celulares". (Naveena et ti' le. 2015).
A wojeltik yóok'ol le fermentación asistida tumen ultrasonidos.
- Aumento le rendimiento
- Fermentación acelerada
- Estimulación t'aan específica
- Asab absorción le sustrato
- Aumento le porosidad t'aan
- Chéen ch'a'abil u operar
- Yantio'
- Montaje sencillo
- Escalado lineal
- Procesamiento tumen lotes wa tumen lotes
- Séeba'an retorno le inversión
Naveena et ti' le. (2015) descubrieron ti' le intensificación ultrasónica k'u'ubul ya'abkach ventajas ichil le bioprocesamiento ichil, le bajos costes operativos ti' comparación yéetel uláak' opciones ti' mejora, le simplicidad funcionamiento yéetel modestos requisitos u potencia.
Le MultiSonoReactor MSR-4 Leti' jump'éel homogeneizador industrial ti' internet ichil adecuado utia'al u biosíntesis mejorada u oligosacáridos u yiim humana (HMO).
Reactores fermentación ultrasónica u ka'anal rendimiento
Le procesos fermentación involucran microorganismos vivos bey bacterias wa levaduras, u funcionan bey fábricas células. Kex le sonicación ku aplica yo'osal xan le transferencia juuch' yéetel ya'abtal tuméen yéetel le tasa tzeltalo'obo' le microorganismos, crucial controlar le intensidad ultrasónica yéetel precisión utia'al Jech destrucción le fábricas celulares.
Hielscher Ultrasonics jach especialista ti' le diseño, fabricación yéetel distribución ultrasonidos u ka'anal rendimiento, ku páajtal controlar u ka supervisar u yéetel precisión utia'al u garantizar rendimientos u fermentación superiores.
U kaambalil yo'osal le tuukula' ma' chéen le tuukulo'obo' tia'al ka'anatako'ob rendimientos yéetel juntúul calidad superior, sino ba'ax xan ku cha'antik repetir yéetel reproducir ya'ala'al máaxo'ob máano'ob. Especialmente ka lela' u estimulación le fábricas celulares, le adaptación específica ti' le parámetros sonicación Amal célula le tuukulo'obo' utia'al u kaxta'al u yúuchul ka'anatako'ob rendimientos yéetel Jech le degradación t'aan. Tune', tuláakal le modelos digitales ti' ultrasonidos Hielscher u equipados yéetel juntúul software na'at, ba'ax ku cha'antik ajustar, supervisar yéetel ku xíixtik, le parámetros sonicación. Le parámetros le tuukula' ultrasónico, bey le amplitud, le temperatura, le presión, le ku bisik le sonicación, le ciclos meyaj yéetel le yaan tu energía, tu láakal utia'al xan u producción u HMO ti' le fermentación.
Le software na'at ti' le ultrasonidos Hielscher registra automáticamente tuláakal le parámetros importantes ti' le tuukula' ti' le tarjeta SD integrada. Le registro automático u datos le tuukula' sonicación jach k'oja'ano'obo' utia'al u estandarización le tuukula' yéetel le reproducibilidad leti' repetibilidad,, k'a'abeto' utia'al le Buenas tu'ux u Fabricación (GMP).
Rectores ultrasónicos utia'al u fermentación
Hielscher ku sondas ultrasónicas ya'ab tamaños, longitudes yéetel geometrías, ku páajtal utilizar u tuukulo'oba' utia'al tratamientos tumen lotes bey utia'al tratamientos flujo continuo. Le reactores ultrasónicos, bey xan k'ajóolta'ano'ob bix sono-biorreactores, u disponibles utia'al je'el volumen u cubra le bioprocesamiento ultrasónico, tak mejen muestras laboratorio tak le nivel producción piloto yéetel jaatsatako'ob comercial.
Jach ma'alob sabido u le tu'ux ku yaantal ti' le sonotrodo ultrasónico ti' le un'ukul reacción influye ti' le distribución ti' le cavitación yéetel le microflujo ichil le ka'a. Le sonotrodo yéetel le reactor ultrasónico k'a'abéet elegir ku de acuerdo con le volumen procesamiento le chakbil t'aan. Ka' jo'op' u le sonicación je'el u páajtal u u tuukulo'oba' ti' modo tumen lotes bey ti' modo continuo, utia'al u nukuch volúmenes producción u recomienda u búukinta'al jump'éel instalación flujo continuo. Ichil u máan yéetel juntúul célula flujo ultrasónico, tuláakal le ka'a t'aan ku k'amik exactamente le ti' jump'éelili' kuchil-exposición ti' le sonicación, ku garantiza u Ts'a'akal asab xoknáalo'obo'. Le amplia gama sondas ultrasónicas yéetel reactores celda flujo Hielscher Ultrasonics ku cha'antik nat' le configuración beetike' uts u bioprocesamiento ultrasónico.
Hielscher Ultrasonics – Ti' le laboratorio le piloto yéetel le producción
Hielscher Ultrasonics baal tuláakal le espectro nu'ukulo'ob ultrasónicos, ofreciendo homogeneizadores ultrasónicos u compactos ka portátiles utia'al u wa u muestras ti' kaambalilo'ob ti' sobremesa yéetel piloto yilik, bey potentes kúuchilo'ob ultrasónicas industriales ku procesan uchik camiones tumen p'isib. Le u bin versátiles yéetel flexibles ti' u opciones instalación yéetel montaje, le ultrasonidos Hielscher páajtal integrar u uchik ti' tuláakal bin yano'ob reactores discontinuos, lotes alimentados wa configuraciones flujo continuo.
Ya'ab accesorios, bey páajtal a personalizadas, permiten le adaptación beetike' uts u u configuración ultrasonidos ti' le requisitos u tuukula'.
Construidos utia'al u meyaj le 24 horas k'iin, 7 k'iin ti' le k'iino'ob molayil kuuch yéetel utia'al meyajo'ob pesados ti' condiciones exigentes, le procesadores ultrasónicos u Hielscher le fiables yéetel chéen requieren jump'éel t'okik mantenimiento.
Le uláak' tabla ku ts'aik ti' jump'éel indicación le Buka'aj u ba'al u procesamiento aproximada u k ultrasonidos:
| Volumen lote | Gasto | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| U 1 u 500 ml | U 10 ti' 200 ml leti' min | UP100H |
| U 10 ti' 2000 ml | Ti' 20 u 400 ml leti' min | UP200Ht, UP400St |
| 0. 1 u 20L | 0. 2 u 4L leti' min | UIP2000hdT |
| U 10 u 100L | U 2 u 10 l leti' min | UIP4000hdT |
| n.d. | U 10 ti' 100 L leti' min | UIP16000 |
| n.d. | Mayor | Racimo u UIP16000 |
Xook k! Leti' k'áatiko'ob k!
Homogeneizadores ultrasónicos u ka'anal potencia ti' laboratorio Utia'al piloto y industrial escama.
Bibliografía leti' Referencias
- Muschiol, Jan; Meyer, Anne S. (2019): A chemo-enzymatic approach for the synthesis of human milk oligosaccharide backbone structures. Zeitschrift für Naturforschung C, Volume 74: Issue 3-4, 2019. 85-89.
- Birgitte Zeuner, David Teze, Jan Muschiol, Anne S. Meyer (2019): Synthesis of Human Milk Oligosaccharides: Protein Engineering Strategies for Improved Enzymatic Transglycosylation. Molecules 24, 2019.
- Yun Hee Choi, Bum Seok Park, Joo‐Hyun Seo, Byung‐Gee Ki (2019): Biosynthesis of the human milk oligosaccharide 3‐fucosyllactose in metabolically engineered Escherichia coli via the salvage pathway through increasing GTP synthesis and β‐galactosidase modification. Biotechnology and Bioengineering Volume 116, Issue 12. December 2019.
- Balakrishnan Naveena, Patricia Armshaw, J. Tony Pembroke (2015): Ultrasonic intensification as a tool for enhanced microbial biofuel yields. Biotechnology of Biofuels 8:140, 2015.
- Shweta Pawar, Virendra K. Rathod (2020): Role of ultrasound in assisted fermentation technologies for process enhancements. Preparative Biochemistry & Biotechnology 50(6), 2020. 1-8.
Datos u tojol le su'utalil K'ajóolt
Biosíntesis yo'osal fábricas celulares
Juntúul fábrica células microbianas jach jump'éel método bioingeniería, ku meyajtiko'ob células microbianas bey instalación producción. Yo'osal le ingeniería genética ti' microbios, le ADN microorganismos bey bacterias, levaduras, hongos, células ti' mamíferos wa algas ku modifica convirtiendo ti' le microbios ti' fábricas células. Le fábricas células u utilizan utia'al u sutk'esiko'ob sustratos ti' valiosas moléculas biológicas, ka u utilizan, je'ebix, ti' le producción janalbe'eno'ob, yik'áalil farmacéuticos, química yéetel combustibles. Jejeláas yo'osal biosíntesis bey je'el ti' fábricas celulares yaan bey ba'ax ku kaxtik le producción metabolitos nativos, expresión vías biosintéticas heterólogas wa u expresión proteínas.
Le fábricas celulares ku páajtal utilizar utia'al u sintetizar metabolitos nativos, utia'al expresar vías biosintéticas heterólogas wa utia'al expresar proteínas.
Biosíntesis metabolitos nativos
Le metabolitos nativos mek'tankajo'obo' bey moléculas biológicas, ku le células utilizadas bey fábrica t'aan ku ts'áiko'ob bix ku yúuchul. Le fábricas celulares ku ts'áiko'ob a moléculas biológicas ts'o'ok bixake' intracelularmente wa jump'éel sustancia secretada. Ku prefiere le ts'ook, ts'o'ok u facilita le separación yéetel purificación le compuestos objetivo. Ejemplos metabolitos nativos le le aminoácidos yéetel le ácidos nucleicos, le antibióticos, le vitaminas, le enzimas, le compuestos bioactivos yéetel le proteínas producidas ichil le vías anabólicas ti' le células.
Vías biosintéticas heterólogas
Ka lela' producir jump'éel compuesto ts'áik, jump'éel le decisiones asab importantes jach u elección le producción ti' le huésped nativo yéetel u optimización le huésped, wa u transferencia u yiik' ti' uláak' huésped k'ajóolta'an. Wa u huésped yo'osal áantajil u páajtal adaptar ti' jump'éel tuukula' fermentación industrial, ka mina'an riesgos relacionados yéetel le le beetik u (je'ebix, le producción subproductos tóxicos), táan u páajtal u jump'éel estrategia preferida (bey bin le óoltaj je'ebix, ti' le penicilina). Ba'ale' ichil ya'ab modernos, le potencial ku utilizar jump'éel fábrica u células preferida industrialmente yéetel procesos u plataforma relacionados supera le talamil k u transferir u yiik'.
Expresión proteica
Le expresión proteínas ku páajtal kaxta'al u yúuchul tumen vías homólogas yéetel heterólogas. Ti' le expresión homóloga, jump'éel gen táan naturalmente presente ti' jump'éel organismo u sobreexpresado. Ti' le sobreexpresión, ku páajtal producir jump'éel asab rendimiento jump'éel determinada molécula biológica. Utia'al u expresión heteróloga, jump'éel gen específico ku transfiere ti' jump'éel célula huésped le ku le gen ma' táan presente bix ku yúuchul. Yo'osal u búukinta'al le ingeniería t'aan yéetel le ma'alo'obtal ADN recombinante, le gen ku inserta ti' le ADN le huésped utia'al u célula huésped produzca (nukuch) yaan xan ya'abach jump'éel proteína ma' produciría bix ku yúuchul. Le expresión proteínas ku beeta'al ti' jump'éel variedad huéspedes ichil bacterias, Je'ebix, E. coli yéetel Bacillis subtilis, levaduras, je'ebix, Klyuveromyces lactis, Pichia pastoris, S. cerevisiae, hongos filamentosos, je'ebix, bey U. niger, ka células derivadas ti' áantajilo'ob multicelulares bey mamíferos yéetel yik'elo'obo'. Le proteínas innummeras ku nuxi' k'ana'an ju'uno'ob comercial, incluidas le enzimas granel, le yik'áalil biofarmacéuticos complejos, le diagnóstico yéetel le reactivos investigación. (cf. A.M. Davy et ti' le. 2017).