Formuleringen voor Vriesdrogen van bacteriën en hun invloed op de overleving van de cel
Summary
Vriesdrogen is vaak een eenvoudige en handige manier om droge producten van levensvatbare bacteriële cellen te verkrijgen. Een kwestie van het proces is overleving van de cel. We detail hier een procedure te onderzoeken hoe celoverleving gedurende vriesdrogen wordt beïnvloed door de eigenschappen van de formulering.
Abstract
Cellular water kan worden verwijderd om reversibel inactiveren micro makkelijker opbergen. Een dergelijke methode van verwijdering is vriesdrogen, die als zachte uitdroging methode. Om celoverleving tijdens het drogen te vergemakkelijken, worden de cellen vaak vooraf geformuleerd. De samenstelling vormt een matrix die de cellen ingesloten en beschermt ze tegen diverse schadelijke stressfactoren waarmee de cellen tijdens invriezen en drogen. We stellen hier een algemene methode voor de overleving van cellen na vriesdrogen en evalueren we illustreren door de resultaten verkregen met vier verschillende formuleringen: de disaccharide sucrose, saccharose verkregen polymeer Ficoll PM400 en de respectieve Polysacchariden hydroxyethylcellulose (HEC ) en hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), twee bacteriestammen, P. putida KT2440 en A. chlorophenolicus A6. In dit werk illustreren we hoe de formuleringen te bereiden op vriesdrogen en hoe de mechanismen te onderzoekenisms van celoverleving na rehydratatie Door die formulering gebruikt van differentiële scanning calorimetrie (DSC), oppervlaktespanning metingen röntgenanalyse en elektronenmicroscopie en betreffende de gegevens overlevingskansen. De polymeren werden gekozen om een monomere structuur van elke polysaccharide lijkt sucrose naar een verschillende mate. Met deze methode opstelling we zien dat polymeren celoverleving als effectief ondersteunen disachariden of bepaalde fysische eigenschappen van de formulering worden gecontroleerd 1.
Protocol
Representative Results
Discussion
De aanleiding voor dit onderzoek was om enkele formulering eigenschappen die van belang kunnen zijn voor de overleving van de cel tijdens vriesdrogen onderzoeken. Hoewel de intrinsieke drogen zekere tolerantie tussen verschillende soorten, zoals geïllustreerd in figuur 1A, de trend van hoe goed de verschillende formuleringen support celoverleving is vergelijkbaar. Het is informatief te beginnen met een vergelijking van sucrose en Ficoll. Er wordt aangenomen dat een belangrijke factor voor een formuleri…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Het werk werd ondersteund door de Zweedse Stichting voor Strategisch Milieuonderzoek (MISTRA) via het DOM-programma en Grant 211684 (BACSIN) van de Europese Unie Gemeenschap FP7 kaderprogramma. Wij danken J. Engstrand voor hulp bij het filmen van de X-stralen analyse en L. Tang voor het helpen met het conceptuele verhaal.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| Ficoll PM 400 | GE-healthcare | 17-0300-10 | |
| HEC (Natrosol-M Pharm Grade) | Ashland | Gift from Ashland | |
| HPMC (Methocel F4M) | Dow | Gift from the Department of Pharmacy, Uppsala University | |
| Sucrose | Sigma-Aldrich | S2395 | |
| NaCl | Sigma-Aldrich | 71376 | |
| Tryptic Soy broth | Merck | 105459 | |
| Tryptic Soy Agar | Merck | 105458 | |
| Lyostar II | FTS Kinetics | N.A. | |
| Pyris Diamond DSC | Perkin-Elmer | N.A. | |
| Bruker AXS SMART CCD 1k Diffractometer | Bruker | N.A | |
| Dual-beam FEI Strata DB235 FIB/SEM | FEI | N.A | |
| Krüss Educational Tensiometer | Krüss | N.A. |
References
- Wessman, P., Mahlin, D., et al. Impact of matrix properties on the survival of freeze-dried bacteria. J. Sci. Food Agric. 91 (14), 2518-2528 (2011).
- Ablett, S., Izzard, M. J., et al. Differential Scanning Calorimetric Study of Frozen Sucrose and Glycerol Solutions. Journal of the Chemical Society-Faraday Transactions. 88 (6), 789-794 (1992).
- Knopp, S. A., Chongprasert, S., et al. The relationship between type TMDSC curve of frozen sucrose solutions and collapse during freeze-drying. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 54 (2), 659-672 (1998).
- Crowe, J. H., Leslie, S. B., et al. Is Vitrification Sufficient to Preserve Liposomes during Freeze-Drying. Cryobiology. 31 (4), 355-366 (1994).
- Jain, P., Sen, S., et al. Effect of glass-forming biopreservatives on head group rotational dynamics in freeze-dried phospholipid bilayers: A P-31 NMR study. Journal of Chemical Physics. 131 (2), (2009).
- Stock, J. B., Rauch, B., et al. Periplasmic Space in Salmonella-Typhimurium and Escherichia-Coli. Journal of Biological Chemistry. 252 (21), 7850-7861 (1977).
- Crowe, J. H., Hoekstra, F. A., et al. Anhydrobiosis. Annual Review of Physiology. 54, 579-599 (1992).
- Leslie, S. B., Israeli, E., et al. Trehalose and Sucrose Protect Both Membranes and Proteins in Intact Bacteria during Drying. Applied and Environmental Microbiology. 61 (10), 3592-3597 (1995).
- Nesarikar, V. V., Nassar, M. N. Effect of cations and anions on glass transition temperatures in excipient solutions. Pharmaceutical Development and Technology. 12 (3), 259-264 (2007).
- You, Y., Ludescher, R. D. The effect of sodium chloride on molecular mobility in amorphous sucrose detected by phosphorescence from the triplet probe erythrosin B. Carbohydr. Res. 343 (2), 350-363 (2008).
- Crowe, J. H., Hoekstra, F. A., Nguyen, K. H. N., Crowe, L. M. Is vitrification involved in depression of the phase transition temperature in dry phospholipids. Biochim. Biophys. Acta Biomembr. 1280, 187-196 (1996).
