Lisis ultrasónica u células bioingeniería ti' le producción industrial

Le ba'alche'obo' bacterias modificadas genéticamente, bey le E. coli, bey le tipos células ti' mamíferos yéetel paak'alo'ob modificadas genéticamente, u utilizan ampliamente ti' biotecnología utia'al u expresar moléculas. Utia'al liberar táan a biomoléculas sintetizadas, k'a'abet jump'éel láaka fiable disrupción t'aan. Le ultrasonicación ka'anal rendimiento le jump'éel método probado ti' jump'éel lisis t'aan xoknáalo'obo' yéetel fiable – Uchik escalable u nukuch rendimientos. Hielscher Ultrasonics ti' k'u'ubul nu'ukulilo'ob ultrasónicos ti' ka'anal rendimiento ti' jump'éel lisis t'aan xoknáalo'obo' con el fin de producir nukuch volúmenes biomoléculas ka'anal calidad.

Extracción moléculas fábricas celulares

Utia'al u producción amplia gama biomoléculas, ku páajtal utilizar ya'ab microbios yéetel células vegetales modificados genéticamente bey fábricas células microbianas, bey Escherichia coli, Bacillus subtilis, Pseudomonas putida, Streptomyces, Corynebacterium glutamicum, Lactococcus lacti, Cianobacterias, Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris, Yarrowia lipolytica, Nicotiana benthamiana yéetel algas, ichil ya'ab otras. Táan a fábricas células táan u béeytal u producir proteínas, lípidos, bioquímicos, polímeros, biocombustibles yéetel oleoquímicos, u utilizan bey alimento wa yo'olal prima utia'al u aplicaciones industriales. Le células utilizadas bey fábricas celulares ku cultivan biorreactores cerrados, tu'ux páajtal kaxta'al u yúuchul jump'éel ka'anal eficiencia, especificidad yéetel bajos requisitos energía.
Utia'al u aislar le moléculas objetivo ti' le cultivos celulares ti' bioingeniería, le células k'a'abéet u interrumpidas utia'al u libere le xooko'obo' intracelular. Le disruptores celulares ultrasónicos u ma'alob establecidos bey juntúul láaka ma'alob fiable yéetel xoknáalo'obo' yo'osal le desintegración t'aan yéetel le liberación compuestos.

Le fábricas células microbianas le células modificadas metabólicamente ka u utilizan utia'al u síntesis ya'ab compuestos valiosos. Le disrupción t'aan ultrasónica u ti'al jump'éel método xoknáalo'obo' ka fiable liberar le valiosos compuestos ti' yaan tu ts'u' le célula.
xook yéetel gráfico: ©Villaverde, 2010.

Ventajas le disruptores celulares ultrasónicos

Bey ma'alo'obtal ma' térmica, O'olkij, ba'ale' jach eficiente, le disruptores ultrasónicos ku utilizan ti' le laboratorio yéetel le industria utia'al u lisar células yéetel producir extractos u ka'anal calidad, je'ebix, utilizados utia'al u aislamiento moléculas fábricas celulares.

Ultrasonidos potencia utia'al u interrupción eficiente ti' le fábricas células microbianas

Meyaj yéetel táanil le disruptores celulares ultrasónicos:
Le disrupción t'aan ultrasónica utilizó u páajtalil le ondas ultrasónicas. Le homogeneizador ultrasónico leti' disruptor t'aan táan equipado yéetel juntúul sonda (xan conocida bey sonotrodo) ku aleación titanio oscila ka'anal frecuencia aprox. 20 kHz. Lela' u k'áat u ya'al ti' le sonda ultrasónica acopla 20.000 vibraciones tumen segundo ti' le líquido sonicado. Le ondas ultrasónicas acopladas le líquido ku caracterizan tumen alternar ciclos u ka'anal presión yéetel baja presión. Ichil jump'éel ciclo baja presión, le líquido ku expande yéetel surgen diminutas burbujas u vacío. Táan a burbujas jach mejen nuuktalo'ob a lo largo de ya'ab ciclos ku presión alternos tak ka ma' táan u béeytal múuch'ik asab energía. Ti' le ch'aaj, le burbujas cavitación implosionan violentamente yéetel crean localmente jump'éel kúuchil chen extraordinariamente denso ti' energía. Le Uláak ba'al u leti'e', k'ajolo'on bey cavitación acústica yéetel u caracteriza tumen temperaturas localmente jach altas, presiones jach altas yéetel muuk' cizallamiento. Táan a tensiones cizallamiento rompen eficientemente le pak' celulares ka aumentan le transferencia juuch' ichil yaan tu ts'u' le célula yéetel le solvente circundante. Bey láaka puramente kanáanil, le muuk' ku cizallamiento generadas tumen ultrasonidos le ampliamente utilizadas yéetel le procedimiento recomendado ti' le disrupción t'aan bacteriana, bey je'el bix ti' le aislamiento proteínas. Bey método sencillo yéetel séeba'an u disrupción t'aan, le sonicación jach beetike' uts utia'al u aislamiento volúmenes pequeño, mediano yéetel nuxi' Buka'aj. Le ultrasonidos digitales ti' Hielscher u equipados yéetel jump'éel xane' menú ajustes ti' jump'éel kanik preciso ti' le sonicación. Tuláakal le datos sonicación ku almacenan automáticamente ti' jump'éel tarjeta SD incorporada yéetel le uchik accesibles. Le sofisticadas opciones disipación ooxoj, bey le refrigeración externa, sonicación ti' modo pulso, etcétera, ichil le tuukula' desintegración ultrasónica, garantizan u mantenimiento le temperatura beetike' uts u le tuukula' yéetel, Ba'axten seen integridad le compuestos sensibles ti' le extraídos ooxoj.

Le investigaciones subrayan le ti'its k'a'ankach le disrupción yéetel extracción t'aan tuméen ultrasonidos

Le Prof. Chemat et ti' le. (2017) retoman ti' u xook "le extracción asistida tumen ultrasonidos ba'axi' jump'éel alternativa ya'ax yéetel económicamente viable ti' le kaambalilo'ob convencionales yo'osal janalbe'eno'ob yéetel yik'áalil meyaj. Le k'ajle' beneficios ku disminución le k'iin ku extracción yéetel procesamiento, le cantidad energía yéetel solventes utilizados, le operaciones unitarias yéetel le CO₂ emisiones".
Gabig-Ciminska et ti' le. (2014) utilizaron jump'éel homogeneizador ka'anal presión yéetel juntúul desintegrador t'aan ultrasónico ti' u xook yo'osal le lisis esporas con el fin de liberar ADN. Comparando je'el métodos disrupción t'aan, le nu'ukulil investigación concluye u, en cuanto a le lisis t'aan ti' le ADN esporas, "le análisis ku ts'o'ok realizado empleando lisados celulares u procedentes u homogeneización u ka'anal presión. Posteriormente, k dimos yilaje' u u jump'éel disrupción t'aan ultrasónica yaan u ventajas sobresalientes ti' le propósito. Jach bastante séeba'an yéetel u páajtal procesar utia'al u mejen volúmenes muestra". (Gabig-Ciminska et ti' le., 2014).

Biomoléculas fábricas celulares utia'al u producción janalbe'eno'ob

Le fábricas células microbianas le jump'éel metodología producción viable yéetel eficiente ku meyajtiko'ob áantajilo'ob microbianos utia'al producir ka'anatako'ob rendimientos metabolitos nativos yéetel ma' nativos yo'osal bioingeniería metabólica u microorganismos microbianos bey bacterias, levaduras, hongos, etcétera. Le enzimas u granel u ku ts'áiko'ob, je'ebix, utilizando microorganismos bey Aspergillus oryzae, hongos yéetel bacterias. Le enzimas u granel u utilizan utia'al u producción u janalbe'eno'ob yéetel bebidas, bey je'el bix ti' le agricultura, le bioenergía yéetel u kanáanil le wotoch.
Ciertas bacterias bey Acetobacter xylinum yéetel Gluconacetobacter xylinus ku ts'áiko'ob celulosa ichil le tuukula' fermentación, tu'ux le nanofibras ku sintetizan ti' jump'éel tuukula' u kaambal ti' ka'anal. Le celulosa bacteriana (xan k'ajo'olta'an bey celulosa microbiana). le químicamente equivalente ti' le celulosa vegetal, Ba'ale' yaan jump'éel ka'anal grado cristalinidad yéetel ka'anal pureza (libre lignina, hemicelulosa, pectina yéetel uláak' componentes biogénicos), bey jump'éel ba'ax chen páawo'ob reticulada tridimensional (3D) tejida yéetel nanofibras celulosa. (cf. Zhong, 2020). Ti' comparación yéetel u celulosa u k'aaba' vegetal, le celulosa bacteriana le asab sostenible yéetel le celulosa producida le way ka ma' k'a'abet wook purificación complejos. Le ultrasonicación yéetel le extracción yéetel disolventes yo'osal NaOH wa SDS (dodecil sulfato sodio) ku jach eficaces utia'al u aislamiento le celulosa bacteriana ti' le células bacterianas.

Biomoléculas fábricas celulares utia'al u producción farmacéutica yéetel u vacunas

Juntúul ti' le yik'áalil farmacéuticos asab destacados derivados ti' le fábricas células leti' le insulina humana. Utia'al u producción insulina tumen bioingeniería, u utilizan predominantemente E. coli yéetel Saccharomyces cerevisiae. Dado ti' le moléculas nanosintetizadas Buka'aj nanométrico ts'abal jump'éel ka'anal biocompatibilidad, le nanopartículas biológicas je'el bix u ferritina le ventajosas utia'al u numerosas aplicaciones biofabricación. Ku ts'o'okole', le producción microbios modificados metabólicamente suele u significativamente asab xoknáalo'obo' ti' le rendimientos obtenidos. Je'ebix, le producción ácido artemisínico, resveratrol yéetel licopeno u ts'o'ok multiplicado tumen lajune', ka ts'o'ok u establecida wa ti' ma'alo'ob utia'al u producción u escala industrial. (cf. Liu et ti' le.; Microb. Dato ti' le célula. 2017)
Je'ebix, le biomoléculas Buka'aj nanométrico basadas ti' proteínas yéetel propiedades autoensamblaje, Bey le ferritina yéetel le partículas similares ti' le virus, le especialmente interesantes ti' le ma'alo'ob vacunas, ts'o'ok u ku yéets'tiko'ob tuukulo'oba' le Buka'aj bey le ba'ax le patógenos yéetel ku susceptibles le conjugación superficial ti' antígenos utia'al xan le interacción yéetel le células inmunitarias. Dichas moléculas u expresan le llamadas fábricas celulares (je'ebix, cepas u E. coli modificadas), ba'ax ku ts'áiko'ob jump'éel determinada molécula objetivo.

Protocolo utia'al u lisis ultrasónica yéetel E. coli BL21 utia'al u liberación ferritina

Le ferritina jach juntúul proteína, cuya función noj bejo' leti' le almacenamiento hierro. Le ferritina ye'esik k'iinil prometedoras bey nanopartículas autoensamblables ti' vacunas, tu'ux ku meyajtiko'ob bey vehículo ma'alo'ob meyaj beetik u vacunas (je'ebix, proteínas koj le SARS-Cov-2). Le investigación científica ti' Sun et. ti' le. (2016) ye'esik u le ferritina recombinante u liberar u bey bix u soluble Escherichia coli bajas concentraciones NaCl (≤50 mmol leti' L). Con el Fin de expresar ferritina te' E. coli BL21 yéetel liberar le ferrtina, ku aplicó belal le uláak' protocolo. Le plásmido recombinante pET-28a leti' ferritina ku transformó ti' le cepa yéetel coli BL21 (DE3). Le células ferritina yéetel coli BL21 (DE3) ku cultivaron ti' medios tuméen LB yéetel kanamicina ti' le 0,5 ti chúumuk u 37 ° C yéetel inducidas jump'éel OD600 0,6 yéetel isopropil-β-Mulix-tiogalactopiranósido ti' le 0,4 ti chúumuk ichil 3 horas ti' 37 ° kuxtal Tu continuación u cosechó yéetel final tumen centrifugación u 8000 g ichil 10 minutos u 4 ° C, yéetel u tu Jáay le pellet. Tu continuación le pellet ku resuspendió tu k'as LB (1 ti chúumuk NaCl, 1 ti chúumuk Typone, 0,5 ti chúumuk extracto levadura) leti' tampón u lisis (20 mmol leti' L u Tris, 50 mmol leti' L NaCl, 1 mmol leti' L EDTA, pH 7,6) yéetel jejeláas concentraciones solución NaCl (0, 50, 100, 170 yéetel 300 mmol leti' L), respectivamente. Utia'al u lisis células bacterianas, le sonicación ku aplicó tu modo pulso: je'ebix, utilizando le ultrasonido UP400St ti' le 100 ti chúumuk amplitud yéetel juntúul ciclo meyaj 5 segundos ON, 10 segundos OFF, ichil 40 ciclos) yéetel ku centrifugado u 10 000 g ichil 15 minutos u 4 ° kuxtal Le sobrenadante yéetel le precipitado ku analizaron yo'osal electroforesis ti' gel poliacrilamida dodecil sulfato sodio (SDS-PAGE). Tuláakal le geles teñidos yéetel dodecil sulfato sodio ku escanearon yéetel juntúul escáner ka'anal resolución. Le máak gel analizaron u utilizando le software Magic Chemi 1D. Utia'al u jump'éel claridad óptima, le bandas proteínas ku detectaron ajustando le parámetros. Datos le bandas uchik ichil triplicados técnicos. (cf. Sun et ti' le., 2016).

Disruptores celulares ultrasónicos utia'al u lisis industrial u fábricas celulares

Le lisis yéetel extracción ultrasónica u ti'al jump'éel método fiable yéetel yanen liberar metabolitos le fábricas celulares, contribuyendo bey ti' jump'éel producción xoknáalo'obo' u moléculas objetivo. Le disruptores celulares ultrasónicos táan disponibles tak le Buka'aj laboratorio tak le industrial, yéetel le procesos ku páajtal escalar bix completamente lineal.
Hielscher Ultrasonics le u socio competente utia'al u disruptores ultrasónicos u ka'anal rendimiento yéetel ku chowak tecnología ti' le jach yáax implantación sistemas ultrasónicos ti' entornos industriales yéetel u sobremesa.
Ka lela' u hardware yéetel software sofisticados, le kaambalilo'ob disrupción t'aan u Hielscher Ultrasonics cumplen tuláakal le requisitos ti' jump'éel kanik óptimo ti' le tuukula', jump'éel ch'a'iko'ob sencillo yéetel juntúul facilidad búukinta'al. Le clientes yéetel usuarios le ultrasonidos Hielscher valoran le ventajas ku permiten le disruptores yéetel extractores células ultrasónicos u Hielscher yo'osal le supervisión yéetel le kaambalil yo'osal unajilo'ob tu'ux yaan u le tuukula' – ti' jump'éel pantalla táctil digital yéetel jump'éel kanik remoto ti' le navegador. Tuláakal le datos importantes ti' sonicación (je'ebix, energía neta, energía total, amplitud, ku bisik, temperatura, presión) ku almacenan automáticamente bey archivo CSV ti' jump'éel tarjeta SD integrada. Le je'ela' ku yáantik kéen p'áatak ya'ala'al máaxo'ob máano'ob reproducibles yéetel repetibles ka facilita le estandarización procesos, bey le cumplimiento ti' le Buenas tu'ux u Fabricación (cGMP).
Ba'axten supuesto le procesadores ultrasónicos ti' Hielscher beta'aniko'ob utia'al meyaj le 24 horas k'iin, 7 k'iin ti' le k'iino'ob u molayil kuuch yéetel, tune', páajtal meyaj bix fiable ti' entornos producción industrial. Debido a u ka'anal robustez yéetel yáanal mantenimiento, le k'iin inactividad le nu'ukulil ultrasónico jach T'okik. Le yáantajo'ob CIP (limpieza in situ) yéetel SIP (esterilización in situ) minimizan le laboriosa limpieza, especialmente tuméen tuláakal le tu'ux húmedas meyajo'ob metálicas u lisas (xma' orificios mix boquillas ocultas).

Le uláak' tabla ku ts'aik ti' jump'éel indicación le Buka'aj u ba'al u procesamiento aproximada u k ultrasonidos: