Lisis ultrasónica u células bioingeniería ti' le producción industrial

Le ba'alche'obo' bacterias bioingeniería bey E. coli, bey le tipos células ti' mamíferos yéetel paak'alo'ob genéticamente modificados, u utilizan ampliamente ti' biotecnología utia'al u expresar moléculas. Utia'al liberar táan a biomoléculas sintetizadas, k'a'abet jump'éel láaka confiable interrupción t'aan. Le ultrasonicación ka'anal rendimiento le jump'éel método probado utia'al u lisis t'aan eficiente yéetel confiable – uchik escalable u nukuch rendimientos. Hielscher Ultrasonics ti' k'u'ubul nu'ukulo'ob ultrasónicos u ka'anal rendimiento utia'al u 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, ya'ab microbios ingeniería yéetel células vegetales ku páajtal utilizar bey fábricas células microbianas, incluyendo Escherichia coli, Bacillus subtilis, Pseudomonas putida, Streptomyces, Corynebacterium glutamicum, Lactococcus lacti, Cyanobacteria, Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris, Yarrowia lipolytica, Nicotiana benthamiana yéetel algas, ichil ya'ab otras. Táan a fábricas celulares táan u béeytal u producir proteínas, lípidos, bioquímicos, polímeros, biocombustibles yéetel oleoquímicos, u utilizan bey janalbe'eno'ob 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 diana 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 confiable ka eficiente utia'al u desintegración t'aan yéetel le liberación compuestos.

Le fábricas células microbianas le células metabólicamente modificadas ka u utilizan utia'al u síntesis ya'ab compuestos valiosos. Le interrupción ultrasónica ti' le célula jach jump'éel método eficiente yéetel confiable utia'al u liberar le valiosos compuestos ti' yaan tu ts'u' le célula.
xook yéetel gráfico: ©Villaverde, 2010.

Ventajas le disruptores celulares ultrasónicos

Bey juntúul ma'alo'obtal ma' térmica, O'olkij Ba'ale' ma'alob 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.

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

Meyaj yéetel táanil le disruptores celulares ultrasónicos:
Le interrupción t'aan ultrasónica utilizó u páajtalil le ondas ultrasonido. 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 ku ultrasonido acopladas ti' le líquido ku caracterizan tumen alternar ciclos ka'anal presión leti' baja presión. Ichil jump'éel ciclo baja presión, le líquido ku expande yéetel surgen burbujas vacío diminutas. Táan a burbujas jach mejen nuuktalo'ob ichil ya'ab ciclos presión alterna 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 disolvente circundante. Bey láaka puramente kanáanil, le muuk' ku cizallamiento generadas tumen ultrasonidos le ampliamente utilizadas yéetel le procedimiento recomendado ti' le interrupción t'aan bacteriana, bey je'el bix ti' le aislamiento proteínas. Bix u método u interrupción t'aan simple yéetel rápida, le sonicación jach beetike' uts utia'al u aislamiento volúmenes mejen, medianos yéetel nukuch. Le ultrasonidos digitales ti' Hielscher u equipados yéetel juntúul menú jul u ajustes ti' jump'éel kanik preciso ti' le sonicación. Tuláakal le datos sonicación ku almacenan automáticamente ti' jump'éel tarjeta SD incorporada yéetel le yéetel accesibles. Le opciones sofisticadas ti' disipación ooxoj, bey le enfriamiento externo, sonicación ti' modo puls, etc., ichil le tuukula' desintegración ultrasónica garantizan u mantenimiento le temperatura beetike' uts u le tuukula' yéetel, tune', u integridad le compuestos sensibles ti' le extraídos ooxoj.

Le investigación subraya le fortalezas ti' le interrupción yéetel extracción células ultrasónicas

Le Prof. Chemat et ti' le. (2017) retoma ti' u xook "le extracción asistida tumen ultrasonido ba'axi' jump'éel alternativa k'áax 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 CO.₂ emisiones".
Gabig-Ciminska et ti' le. (2014) utilizaron jump'éel homogeneizador ka'anal presión yéetel juntúul dsintegrador 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 túun le lisis t'aan yo'osal le ADN esporas, "le análisis ku ts'o'ok realizado yo'osal le empleo lisados celulares ti' le homogeneización ka'anal presión. Posteriormente, k dimos yilaje' u u jump'éel interrupción 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 u metabolitos nativos yéetel ma' nativos yo'osal bioingeniería metabólica u microorganismos microbianos bey bacterias, levaduras, hongos, etc. 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 complejos u purificación. Le ultrasonicación yéetel le extracción yéetel disolvente utilizando 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 celulares leti' le insulina humana. Utia'al u producción insulina bioingeniería, u utilizan predominantemente E. coli yéetel Saccharomyces cerevisiae. Dado ti' le moléculas Buka'aj nanosintetizado biosintetizado ku 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 ti' microbios metabólicamente modificados jach tu menudo significativamente asab xoknáalo'obo' ti' le rendimientos obtenidos. Je'ebix, le producción ácido artemisínico, resveratrol yéetel licopeno u ts'o'ok multiplicado tumen lajune' u ya'ab cientos Óoxten, ka ts'o'ok u establecida wa ti' ma'alo'ob utia'al u producción escala industrial. (cf. Liu et ti' le.; Microb. Meetmaj t'aan. 2017)
Je'ebix, le biomoléculas Buka'aj nanométrico basadas ti' proteínas yéetel propiedades autoensamblaje, Bey le ferritina yéetel le partículas similares ti' 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 le susceptibles ku conjugar u superficie le antígenos utia'al xan le interacción yéetel le células inmunes. Tales 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 yi'ij ti' le SARS-Cov-2). Le investigación científica ti' Sun et. ti' le. (2016) ye'esik u le ferritina recombinante u liberar u bey jump'éel bix soluble u Escherichia coli ti' bajas concentraciones NaCl (≤50 mmol leti' L). Utia'al u expresar ferritina ti' 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 medios tuméen LB yéetel kanamicina ti' le 0,5 ti chúumuk u 37 ° C yéetel inducidas ti' jump'éel OD600 0,6 yéetel isopropil-β-Mulix-tiogalactopiraside ti' le 0,4 ti chúumuk ichil 3 horas ti' 37 °C. Yéetel final ku cosechó tumen centrifugación u 8000 g ichil 10 minutos u 4 ° C, ka u recolectó le pellet. Ts'o'okole', le pellet ku resuspendió tu k'as LB (1 ti chúumuk NaCl, 1 ti chúumuk Typone, 0.5 ti chúumuk extracto levadura) leti' tampón lisis (20 mmol leti' L 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 t'aan bacteriana, le sonicación ku aplicó tu modo pulso: je'ebix, utilizando le ultrasonicator 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 000g 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 ti' 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. Le datos ti' 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 jach jump'éel método confiable yéetel yanen utia'al liberar metabolitos le fábricas celulares, ba'ax ku yáantik jump'éel producción xoknáalo'obo' u moléculas objetivo. Le disruptores celulares ultrasónicos táan disponibles tak laboratorio tak le Buka'aj industrial yéetel le procesos ku páajtal escalar u bix ken completamente lineal.
Hielscher Ultrasonics le u socio competente utia'al u disruptores ultrasónicos u ka'anal rendimiento yéetel yaan chowak tecnología 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 yéetel tuláakal le requisitos ti' jump'éel kanik óptimo ti' le tuukula', jump'éel operación ch'a'abil yéetel facilidad búukinta'al. Le clientes yéetel usuarios le ultrasonidos Hielscher valoran le u ma'alo'obile' in le disruptores yéetel extractores células ultrasónicas u Hielscher permiten yo'osal le monitoreo yéetel kaambalil yo'osal preciso ti' le tuukula'. – Yéetel pantalla táctil digital yéetel kaambalil yo'osal remoto ti' le navegador. Tuláakal le datos u sonicación importantes (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 Hielscher u diseñados utia'al meyaj le 24 horas k'iin, 7 k'iin ti' le k'iino'ob u molayil kuuch yéetel, tune', ku páajtal operar u kin tuukul confiable ti' entornos producción industrial. Debido a le ka'anal robustez yéetel le t'okik mantenimiento, le k'iin inactividad le nu'ukulil ultrasónico jach T'okik. Le yáantajo'ob CIP (limpieza ti' u kúuchil) yéetel SIP (esterilización ti' u kúuchil) minimizan le limpieza laboriosa, especialmente tuméen tuláakal le páajtal a húmedas meyajo'ob metálicas u lisas (xma' orificios wa boquillas ocultas).

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