Producción biosintética u oligosacáridos u yiim humana
Biosíntesis le oligosacáridos u yiim humana (HMO) yéetel le fermentación wa reacciones enzimáticas jach jump'éel tuukula' complejo, consumidor yéetel in menudo t'okik rendimiento. Ultrasonidos aumenta le transferencia juuch' ichil le sustrato yéetel le fábricas celulares yéetel estimula tuméen t'aan yéetel le metabolismo. Ti' le modo, le sonicación intensifica le fermentación yéetel le procesos bioquímicos, ku resulta ti' jump'éel producción acelerada yéetel asab eficiente u HMO.
Oligosacáridos yiim humana
Le oligosacáridos ti' u yiim humana (HMO), bey xan k'ajóolta'ano'ob bix glicanos u yiim humana, le moléculas monkaab, ku táakpajalo'ob ti' le múuch' oligosacáridos. Ejemplos destacados u HMO incluyen 2. - fucosyllactosa (2′-FL), lacto-N-neotetraose (LNnT), 3. - galactosyllactosa (3′-GL), ka difucosillascosa (DFL).
Ka' jo'op' u u yiim materna humana táan acompañada asab ti' jejeláas ka'ansaj HMO 150, chéen 2 "fucosilactosa (2o-FL) yéetel lacto-N-neotetraose (LNnT) ku ku ts'áiko'ob bejla'e' ti' comercial yéetel u utilizan bey aditivos nutricionales ti' le fórmula infantil.
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 chan paalo' ka contribuyen sustancialmente ti' le ma'alo'ob ts'o'omel. Le HMO lu'umo'oba' exclusivamente ti' u yiim materna humana; Uláak' leches mamíferos (je'ebix, wakax, cabra, oveja, camello, etc.) mina'an ti'ob a formas específicas u oligosacáridos.
Le oligosacáridos u yiim humana le le tercer componente sólido asab abundante ti' u yiim materna, ku páajtal yaantal presente ts'o'ok bixake' ti' beyo' disuelta wa emulsionada wa suspendida ichil ja'. 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 0.35–0.88 onzas (9.9–24.9 g) leti' L. u yojelo'ob chan yan 200 oligosacáridos u yiim humana estructuralmente jejeláas. Le oligosacárido dominante ti' le 80 ti chúumuk tuláakal le ko'olelo'obo' le 2′-fucosyllactosa, yaan presente ti' u yiim materna humana ti' jump'éel concentración yan 2,5 g leti' L.
Dado ti' le HMO ma' u digieren, ma' contribuyen calóricamente ti' le nutrición. Le u bin carbohidratos indigeribles, 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 ts'o'omel
- Yaan antiinflamatorios yéetel
- táanil antiadhesivos ti' le tracto gastrointestinal
- apoya le yaan inmunológico ti' paalo'ob
Le Procesador ultrasónico UIP2000hdT aumenta le transferencia juuch' ka activa le fábricas celulares tia'al mayores rendimientos moléculas biológicas biosintetizadas bey le HMO
Biosíntesis oligosacáridos yiim humana
Le fábricas celulares yéetel le kaambalilo'ob enzimáticos leti' quimio-enzimáticos le tecnologías actuales utilizadas utia'al u síntesis HMO. Utia'al u producción u HMO u escala industrial, le fermentación fábricas celulares microbianas, síntesis bioquímica yéetel 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 ti' le nivel producción industrial ti' le HMO.
Fermentación HMO utilizando fábricas celulares u microbianas
E.coli, Saccharomyces cerevisiae yéetel Lactococcus lactis le fábricas celulares u comúnmente 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 dirigidas. Le fábricas celulares 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, lela' mantiene le tuukula' biosíntesis rentable.
Tuméen yéetel le tasa bioconversión u influenciados chuunil laat'a'an tumen le transferencia masiva ti' nutrientes (sustrato) ti' le microorganismos. Le tasa transferencia juuch' jach jump'éel noj bejo' factor u afecta u síntesis le producto ichil le fermentación. Ultrasonidos jach k'ajóolta'an utia'al xan le transferencia juuch'.
Ichil le fermentación, le condiciones le biorreactor k'a'abéet controlar u yéetel síijik u constantemente utia'al u le células páajtal ch'íijil táaj Chich utia'al tu láak' producir le biomoléculas dirigidas (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' células modificadas genéticamente bey microorganismos ingeniería, ku u induce chúunk'in yo'osal le adición jump'éel sustancia química ti' le sustrato, ku regula u expresión le biomolécula objetivo. Le biorreactores ultrasónicos (sonobiorreactor) ku páajtal controlar yéetel precisión ka permiten le estimulación específica ti' microbios. Lela' u tsolik ichil ti' jump'éel biosíntesis acelerada yéetel mayores rendimientos.
Lisis ka extracción ultrasónicas: le fermentación HMO complejos u yaantal limitada tumen títulos fermentación baja yéetel le yik'áalil permanecen intracelulares. Le lysis ultrasónica yéetel le extracción ku utilizan utia'al liberar xooko'obo' intracelular bey ma' le procesos purificación yéetel sáasilo' descendente.
Fermentación promovida tumen ultrasonidos
Le tasa tuméen microbios bey Escherichia coli, E. coli ingeniería, Saccharomyces cerevisiae yéetel Lactococcus lactis ku páajtal acelerar yo'osal u aumento le tasa transferencia juuch' yéetel le permeabilidad le pak'o' t'aan yo'osal le ka'anatako'ob ultrasonidos baja frecuencia controlados. Bey juntúul láaka procesamiento O'olkij, ma' térmica, ultrasonidos 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 ultrasonido baja frecuencia ti' le ka'a. Le ondas ultrasonido viajan ti' le líquido creando ciclos alternos u ka'anal presión (compresión) leti' baja presión (rarefacción). Le comprimir yéetel estirar líquido ti' ciclos alternos, surgen burbujas vacío diminutas. Táan a mejen burbujas u vacío nuuktalo'ob ichil 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 condiciones localmente 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 muuk' u cizallamiento intensas 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 sonoporación (u perforación le pak' celulares yéetel le membranas celulares). Nutrientes le sustrato flotan ti' ka ti' le células pa'ate vivas, ti' modo ti' le fábricas celulares nutren u kin tuukul óptima yéetel u aceleran le tasas tuméen yéetel tzeltalo'obo'. Le biorreactores ultrasónicos le jump'éel estrategia simple Ba'ale' ma'alob efectiva utia'al u procesar biomasa ti' jump'éel tuukula' biosíntesis jump'éel tin juunal maceta.
Jump'éel sonicación O'olkij yéetel controlada yéetel precisión Jach ma'alob conocida tumen intensificar le procesos fermentación.
Le sonicación mejora "u productividad u ya'ab bioprocesos ku involucran células vivas yéetel le mejora absorción ti' sustratos, jump'éel asab producción wa tuméen yo'osal u aumento le porosidad t'aan yéetel le liberación potencialmente mejorada u componentes celulares". (Naveena et ti' le. 2015).
Lea asab yóok'ol le fermentación asistida tumen ultrasonidos!
- aumento le rendimiento
- Fermentación acelerada
- Estimulación específica u células
- Aumento u mejorado le sustrato
- Aumento le porosidad t'aan
- Chéen ch'a'abil u operar
- yantio'ob
- Simple Retro-Fitting
- escalado lineal
- Procesamiento tumen lotes wa iniine
- Séeba'an ROI
(2015) tu kaxtajo'ob u le intensificación ultrasónica k'u'ubul ya'abkach ventajas ichil le bioprocesamiento, incluyendo bajos Baajux operación ti' comparación yéetel uláak' opciones ti' mejora, simplicidad ti' ka requisitos u energía modestos.
Le MultiSonoReactor MSR-4 jach jump'éel homogeneizador industrial ti' internet ichil adecuado utia'al u biosíntesis mejorada u oligosacáridos u yiim humana (HMO).
Reactores u fermentación ultrasónicos u ka'anal rendimiento
Le procesos fermentación involucran microorganismos vivos bey bacterias wa levaduras, u funcionan bey fábricas celulares. Ka' jo'op' u le sonicación aplica yo'osal xan le transferencia juuch' ya'abtal tuméen le microorganismo yéetel le tasa tzeltalo'obo', crucial controlar intensidad ultrasónica precisamente con el fin de Jech destrucción le fábricas celulares.
Hielscher Ultrasonidos jach especialista ti' le diseño, fabricación yéetel distribución ultrasonicadores ka'anal rendimiento, ba'ax ku páajtal controlar yéetel supervisar yéetel precisión utia'al u garantizar rendimientos u fermentación superiores.
U kaambalil yo'osal procesos ma' chéen le tuukulo'obo' tia'al ka'anatako'ob rendimientos yéetel juntúul calidad superior, sino ba'ax ku cha'antik repetir yéetel reproducir ya'ala'al máaxo'ob máano'ob. Especialmente ka ist lela' u estimulación le fábricas celulares, le adaptación específica u célula le parámetros sonicación le tuukulo'obo' utia'al u kaxta'al u yúuchul ka'anatako'ob rendimientos yéetel Je'e bix u páajtale' le degradación t'aan. Tune', tuláakal le modelos digitales ti' ultrasonicadores Hielscher u equipados yéetel software na'at, ku ti' Cha' ajustar, monitorear yéetel ku xíixtik, le parámetros sonicación. Le parámetros u tuukula' ultrasónicos bey amplitud, temperatura, presión, ku bisik sonicación, ciclos meyaj yéetel yaan tu energía tu láakal utia'al xan u producción u HMO ti' le fermentación.
Le software na'at ti' le ultrasonicadores Hielscher registra automáticamente tuláakal le parámetros u tuukula' importantes ti' le tarjeta SD integrada. Le registro automático u datos le tuukula' sonicación le le k'oja'ano'obo' yo'osal u estandarización le tuukula' yéetel le reproducibilidad leti' repetibilidad,, k'a'abeto' utia'al le Buenas tu'ux u yich (GMP).
Rectores ultrasónicos utia'al u fermentación
Hielscher ku sondas ultrasónicas ya'ab tamaños, longitud yéetel geometrías, ba'ax ku páajtal utilizar utia'al u lote, bey tratamientos flujo continuo u través. Le reactores ultrasónicos, bey xan k'ajóolta'ano'ob bix sonobiorreactores, 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 micro-transmisión 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 u páajtal u tuukulo'oba' ti' lote bey tu modo continuo, utia'al u nukuch volúmenes producción u recomienda u búukinta'al jump'éel instalación flujo continuo. Máan ti' jump'éel célula flujo ultrasónico, tuláakal le ka'a t'aan obtiene exactamente le ti' jump'éelili' kuchil-exposición ti' le sonicación asegurando le Ts'a'akal asab xoknáalo'obo'. Hielscher Ultrasonidos amplia gama sondas ultrasónicas yéetel reactores células flujo ku cha'antik ensamblar configuración bioprocesamiento ultrasónico u beetike' uts.
Hielscher Ultrasonics – Ti' le laboratorio ti' le piloto ti' le producción
Hielscher Ultrasonidos baal tuláakal le espectro nu'ukulo'ob ultrasónicos ku ts'abal homogeneizadores ultrasónicos portátiles compactos utia'al wa u muestras yilik le kaambalilo'ob ti' sobremesa yéetel piloto, bey potentes kúuchilo'ob ultrasónicas industriales ku procesan uchik le kuuch camiones tumen p'isib. Le u bin versátiles yéetel flexibles ti' le opciones instalación yéetel montaje, le ultrasonicadores Hielscher ku páajtal integrar uchik ti' tuláakal bin yano'ob reactores tumen lotes, lotes alimentados wa configuraciones continuas u flujo u través.
Ya'ab accesorios, bey páajtal a personalizadas permiten le adaptación beetike' uts u u configuración ultrasónica ti' u requisitos tuukula'.
Construidos utia'al u funcionamiento 24 leti' 7 yáanal kuuch completa yéetel meyaj pesado ti' condiciones exigentes, le procesadores ultrasónicos Hielscher ku confiables yéetel requieren chéen yáanal mantenimiento.
Le uláak' tabla ku ts'aik ti' jump'éel indicación le Buka'aj u ba'al u procesamiento u aproximado k ultrasonicators:
| Volumen lote | Tasa flujo | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 1 u 500mL | 10 200 mL leti' min | UP100H |
| 10 u 2000mL | 20 400 mL leti' min. | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 ti' 20L | 0.2 u 4 L leti' min | UIP2000hdT |
| 10 ti' 100L | 2 10 L leti' min | UIP4000hdT |
| N.a. | 10 100 L leti' min | UIP16000 |
| N.a. | asab nojoch | Cluster u UIP16000 |
Ti' máax ku yéetel to'on! Leti' k'áatiko'ob k!
Homogeneizadores ultrasónicos u alta u potencia u Laboratorio Utia'al piloto ka Industrial escala.
Literatura 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.
Hechos u tojol le su'utalil K'ajóolt
Biosíntesis usando fábricas celulares
Juntúul fábrica células microbianas jach jump'éel método bioingeniería, ku meyajtiko'ob células microbianas bey páak'alo' producción. Yo'osal le ingeniería genética ti' microbios, le ADN microorganismos bey bacterias, levaduras, hongos, células ti' mamíferos wa algas ku modifica convirtiendo microbios ti' fábricas celulares. Le fábricas celulares u utilizan utia'al u sutk'esiko'ob sustratos ti' valiosas moléculas biológicas, ka u utilizan, je'ebix, ti' le producción janalbe'eno'ob, farmacia, química yéetel combustible. Jejeláas yo'osal biosíntesis bey je'el ti' fábricas celulares apuntan producción metabolitos nativos, expresión vías biosintéticas heterólomasas wa u expresión proteínas.
Le fábricas celulares ku páajtal utilizar utia'al u sintetizar metabolitos nativos, utia'al expresar vías biosintéticas heterólomosas 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 naturalmente. Le fábricas celulares ku ts'áiko'ob a moléculas biológicas ts'o'ok bixake' intracelularmente wa jump'éel sustancia secretada. Le ts'ook le preferido ts'o'ok u facilita le separación yéetel purificación le compuestos específicos. Ejemplos metabolitos nativos le ácidos amino yéetel nucleicos, antibióticos, vitaminas, enzimas, compuestos bioactivos yéetel proteínas producidas ichil vías anabólicas u células.
Bejo'ob emosintéticos heterólogos
Le k'aax u producir jump'éel compuesto ts'áik, jump'éel le decisiones asab importantes jach u elección le producción ti' le host nativo, yéetel optimizar le anfitrión, wa u transferencia u yiik' ti' uláak' host k'ajóolta'an. Wa u anfitrión yo'osal áantajil u adaptar u 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, utia'al u penicilina). Ba'ale' ichil ya'ab modernos, le potencial ku utilizar jump'éel fábrica t'aan preferida industrialmente yéetel procesos u plataforma relacionados supera le talamil k u transferir u yiik'.
Expresión proteínas
Le expresión proteínas ku páajtal kaxta'al u yúuchul ti' formas homólobas yéetel heteróloticas. Ti' le expresión homóloga, jump'éel gen táan naturalmente presente ti' jump'éel organismo u sobreex expresado. 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 en la medida en u le gen ma' táan presente naturalmente. Utilizando 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 naturalmente. Le expresión proteínas ku beeta'al ti' jump'éel variedad huéspedes bacterias, Je'ebix, E. coli yéetel Bacillis subtilis, levaduras, je'ebix, Klyuveromyces lactis, Pichia pastoris, S. cerevisiae, hongos filamentosos, je'ebix, U. niger, ka células derivadas ti' áantajilo'ob multicelulares bey mamíferos yéetel yóolo'ob. Le proteínas insurnos ku nuxi' k'ana'an ju'uno'ob comercial, páajtal ichil enzimas ti' granel, biofareléticas complejas, diagnósticos yéetel reactivos investigación. (cf. A.M. Davy et ti' le. 2017).