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 desintegradores celulares ultrasónicos, bey le UIP2000hdT utilizan utia'al u aislar compuestos fábricas células microbianas.

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.
- Ka'anal eficiencia
- Ma' térmico, beetike' uts utia'al sustancias sensibles ti' le temperatura
- Ya'ala'al máaxo'ob máano'ob fiables yéetel repetibles
- Kaambalil yo'osal u procesamiento preciso
- Escalable lineal u asab nukuch rendimientos
- Disponible utia'al u k'iinil producción industrial
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).

Desintegrador células ultrasónico u industrial UIP4000hdT (4000 W, 20 kHz). yo'osal le aislamiento yéetel le purificación continuos ti' internet ichil compuestos sintetizados u fábricas células microbianas.
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:
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!
Bibliografía leti' Referencias
- 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.
Datos u tojol le su'utalil K'ajóolt
Sono-biorreactores
Le ultrasonidos ku utilizan, Ba'axten jump'íit lado, utia'al u alterar le células con el fin de liberar compuestos intracelulares, Chéen ba'ale' aplicados yéetel amplitudes asab suaves yo'osal u chíikpajal ba'ax bey ráfagas ultrasonidos pulsantes, u sonicación u ma'alo'obkíinsiko'ob tu gran medida le productividad metabólica ti' le células microbianas, vegetales yéetel ba'alche'ob ti' biorreactores, impulsando bey le procesos biotecnológicos. Le sondas ultrasónicas páajtal integrar u uchik ti' biorreactores (le llamados sonobiorreactores) utia'al intensificar u eficiencia le biocatalizadores vivos. Le ultrasonidos Hielscher permiten controlar yéetel precisión le condiciones ultrasonidos, ku páajtal ajustar u bix óptima ti' jump'éel ka'anal tzeltalo'obo' catalítica u células vivas. Obtenga a wojeltik yóok'ol le sondas ultrasónicas ti' Hielscher yo'osal sonobiorreactores yéetel le táanil le biocatálisis mejorada tumen ultrasonidos.
Fábricas celulares yéetel síntesis metabolitos
Jejeláas microorganismos páajtal sintetizar metabolitos similares, je'ebix, utia'al u producción u aminoácidos u séen utilizado belal Corynebacterium, Brevibacterium yéetel Escherichia coli; le vitaminas ku séen sintetizado utilizando Chíikbesnibacterium yéetel Pseudomonas; le ácidos orgánicos derivan ti' Aspergillus, Lactobacillus, Rhizopus; ka' jo'op' u le enzimas táan u béeytal u producidas tumen Aspergillus ka Bacillus; le antibióticos táan u béeytal u producidos tumen Streptomyces yéetel Penicillium; ka' jo'op' u utia'al u producción biosurfactantes comúnmente formados ku utilizan Pseudomonas, Bacillus yéetel Lactobacillus bey fábricas células.
E coli bey fábricas células microbianas
Le bacteria E. coli yéetel u numerosas cepas le ampliamente utilizadas ti' biología molecular yéetel u ts'o'ok convertido ti' le yáax modelos celulares eficientes utilizados bey fábricas células microbianas utia'al u producción proteínas recombinantes, biocombustibles yéetel uláak' yik'áalil químicos. Le E. coli ye'esa'al jump'éel Buka'aj u ba'al ku yúuchul utia'al producir ya'ab compuestos, u ts'o'ok sido mejorada yo'osal bioingeniería yéetel modificaciones genéticas. Je'ebix, yo'osal le transferencia enzimas heterólogas, u ts'o'ok modificado le Buka'aj u ba'al u E. coli utia'al u producir numerosos yik'áalil con el fin de j túumben vías biosintéticas.
(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 bey fábricas células microbianas
Streptomyces le múuch' nojochil ti' actinomicetos; Le ba'alche'obo' Streptomyces u jach extendidas ti' le ecosistemas acuáticos yéetel terrestres. Le miembros género Streptomyces ku k'ana'an ju'uno'ob comercial debido a u Buka'aj u ba'al utia'al producir jump'éel nuxi' cantidad biomoléculas yéetel metabolitos secundarios bioactivos. U yaantal antibióticos clínicamente útiles bey tetraciclinas, aminoglucósidos, macrólidos, cloranfenicol yéetel rifamicinas. Beyxan ti' kaambalilo'ob le antibióticos, Streptomyces xan yaantal uláak' yik'áalil farmacéuticos jach valiosos, bey anticancerígenos, inmunoestimulantes, inmunosupresores, agentes antioxidantes, insecticidas yéetel antiparasitarios, yaan amplias aplicaciones ts'akankil ka agrícolas.
Le ba'alche'obo' Streptomyces ku ts'áiko'ob jump'éel variedad enzimas, médicamente importantes, incluyendo L-asparaginasa, uricasa yéetel colesterol oxidasa. Ya'ab actinomicetos táan u béeytal u producir enzimas ka' industrial bey celulasas, quitinasas, quitosanasas, α-amilasa, proteasas yéetel lipasas. Ya'ab actinomicetos táan u béeytal u producir jejeláas pigmentos, potencialmente jump'éel ma'alo'ob alternativa ti' le boonilo'ob sintéticos. Le ba'alche'obo' Streptomyces yaan jump'éel nojoch Buka'aj u ba'al utia'al producir biomoléculas u superficie activas, incluidos bioemulsionantes yéetel biosurfactantes. Le acarbosa antidiabética bin producida tumen cepas Streptomyces ti' le fermentación microbiana. Le ba'alche'obo' Streptomyces ts'o'ok u demostrado le Buka'aj u ba'al u sintetizar inhibidores u síntesis u colesterol, bey le pravastatina. Ts'oonak, le ba'alche'obo' Streptomyces páajtal utilizar u bey "nanofábricas" respetuosas yéetel ka'a jeets' utia'al u síntesis nanopartículas. Jayp'éel ba'alche'ob Streptomyces le prometedoras utia'al u producción vitamina B12.
(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 fabrica homogeneizadores ultrasónicos u ka'anal rendimiento ichil laboratorio Utia'al Buka'aj industrial.