As formulações para liofilização de bactérias e sua influência na sobrevivência das células
Summary
Liofilização é muitas vezes uma forma fácil e conveniente de obter produtos secos de células bacterianas viáveis. Uma questão do processo é a sobrevivência da célula. Nós detalhe aqui um processo para investigar a forma como a sobrevivência das células durante a liofilização é influenciada pelas propriedades da formulação utilizada.
Abstract
Cellular água pode ser removida para inactivar reversivelmente microorganismos para facilitar o armazenamento. Um tal método de remoção é a liofilização, que é considerado um método de desidratação suave. Para facilitar a sobrevivência das células durante a secagem, as células são frequentemente formuladas anteriormente. A formulação forma uma matriz que incorpora as células e protege-los a partir de várias tensões impostas nocivos sobre as células durante a congelação e secagem. Apresenta-se aqui um método geral para avaliar a taxa de sobrevivência das células após a liofilização e demonstramos pela comparação dos resultados obtidos com quatro formulações diferentes: a sacarose, o dissacárido sacarose derivada polímero Ficoll PM400, e os respectivos polissacáridos hidroxietil celulose (HEC ) e hidroxipropil-metil-celulose (HPMC), em duas estirpes de bactérias, P. putida KT2440 e A. A6 chlorophenolicus. Neste trabalho, ilustram como preparar formulações para liofilização e como para investigar o mecaismos de sobrevivência celular após a reidratação, caracterizando a formulação utilizando de calorimetria exploratória diferencial (DSC), medições de tensão superficial, análise de raios-X e microscopia eletrônica e relacionar esses dados com as taxas de sobrevivência. Os polímeros foram escolhidas para obter uma estrutura monomérica do respectivo polissacarídeo sacarose assemelhando-se a um em graus variados. Usando este método de instalação que mostrou que os polímeros podem suportar a sobrevivência celular tão eficazmente como dissacarídeos se certas propriedades físicas da formulação é controlada 1.
Protocol
Representative Results
Discussion
A motivação para este estudo foi investigar algumas propriedades de formulação que podem ser de grande importância para a sobrevivência da célula durante a liofilização. Embora a tolerância secagem intrínseco varia entre as diferentes espécies, tal como ilustrado na Figura 1A, a tendência de quão bem a formulações diferentes suporte a sobrevivência das células é semelhante. É informativo começar com uma comparação de sacarose e Ficoll. Acredita-se que um factor-chave para uma form…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
O trabalho foi financiado pela Fundação Sueca para a Pesquisa Ambiental Estratégica (MISTRA) através do programa DOM e Grant 211.684 (BACSIN) da Comunidade programa quadro europeu FP7 Union. Agradecemos J. Engstrand de assistência em filmar análise de raios-X e L. Tang para ajudar com a narrativa conceitual.
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. |
Riferimenti
- 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).
