Language
Country/Area
No result found
Секрет сверхвысокой плотности клеток: как добиться оптимальной производительности биореакторов?
В современном мире биотехнологий выбор технологии культивирования имеет решающее значение для выхода и качества конечного продукта. Среди них «периодическая культура с подпиткой» получила широкое внимание, поскольку она может эффективно контролировать питательные вещества в процессе культивирования и способствовать росту и развитию микроорганизмов. Эта технология не только увеличивает урожайность, но и позволяет избежать некоторых ограничений традиционных периодических культур.
Периодическая культура определяется как метод работы, который непрерывно подает одно или несколько питательных веществ в биореактор во время процесса культивирования и сохраняет продукт в реакторе неизменным до конца культивирования.
Периодические культуры с подпиткой имеют значительные преимущества перед традиционными полнопериодическими культурами, особенно когда контроль концентрации питательных веществ влияет на выход или продуктивность желаемых метаболитов. Благодаря точному снабжению питательными веществами исследователи могут эффективно ограничить образование ненужных побочных продуктов метаболизма в клетках, тем самым увеличивая плотность нужных клеток.
Основные типы подкормки периодических культур
Кормовые периодические культуры имеют широкий спектр применения и могут быть адаптированы к различным биологическим процессам. Вот несколько эффективных стратегий периодического культивирования с кормлением:
1. Матричное торможение
Многие микроорганизмы подавляются высокими концентрациями питательных веществ (таких как метанол, этанол, уксусная кислота и т. д.). В периодических культурах с подпиткой добавление этих субстратов в нужное время позволяет сократить время задержки и уменьшить ингибирующее воздействие на рост клеток.
2. Высокая плотность ячеек
По сравнению с традиционными периодическими культурами, для достижения более высокой концентрации клеток при подпитке периодической культуры необходимо контролировать концентрацию питательных веществ в культуральном растворе, чтобы она не подавляла рост микроорганизмов.
3. Эффект глюкозы
При производстве пекарских дрожжей, даже при достаточном количестве растворенного кислорода, избыток сахара будет производить спирты, тем самым подавляя рост клеток. Периодический процесс подачи может эффективно снизить это воздействие и повысить общую продуктивность дрожжей.
4. Катаболическое подавление
Предоставление быстро метаболизируемых источников углерода (таких как глюкоза) приведет к увеличению концентрации АТФ в клетках, тем самым подавляя синтез определенных ферментов. Периодическое кормление культурой может поддерживать низкие концентрации глюкозы и способствовать синтезу ферментов.
5. Применение вспомогательных мутантов
Для микробных мутантов, которым требуются дополнительные питательные вещества, соответствующий контроль концентрации необходимых питательных веществ может эффективно способствовать выработке необходимых метаболитов.
Контролируя скорость подачи и точно управляя подачей питательных веществ, можно максимизировать производственную мощность клеток и концентрацию необходимого продукта.
Стратегия кормления периодической культуры
При внедрении периодического культивирования с подпиткой существует несколько основных стратегий, которые помогают обеспечить оптимальную производительность процесса культивирования:
Культура с высокой плотностью клеток
Эта стратегия часто используется в биопромышленных процессах для достижения высокой плотности клеток в биореакторах.
Периодическая культура с постоянным кормлением
В этом типе периодической культуры с подпиткой скорость подачи субстрата, ограничивающего рост, является постоянной, что может поддерживать стабильность процесса культивирования.
Экспоненциальная периодическая культура с кормлением
В идеальных условиях клетки растут с экспоненциальной скоростью. Этот метод культивирования позволяет увеличить скорость подачи ограничивающего рост матрикса пропорционально скорости роста клеток.
Будущие разработки в области биотехнологий будут и дальше изучать потенциал этих стратегий периодического культивирования с подпиткой для производства более ценных биологических продуктов с более высокой плотностью клеток. Однако вопрос о том, как сбалансировать эффективность и производственные затраты в промышленности, все еще остается вопросом, заслуживающим изучения?
