Fermentors bioengineered कोशिकाओं की संस्कृति उपज और उत्पादकता बढ़ाने के लिए इस्तेमाल कर रहे हैं. शेक बोतल में कई सूक्ष्म जीवाणु या पशु सेल संस्कृति के उम्मीदवारों की स्क्रीनिंग के बाद, अगले तार्किक कदम FERMENTOR साथ चयनित संस्कृति के बायोमास को बढ़ाने के लिए है. यह वीडियो एक ठेठ benchtop bioreactor प्रणाली की स्थापना और संचालन को दर्शाता है.
किण्वन प्रणालियों सेल संस्कृतियों के कई अलग अलग प्रकार के लिए एक इष्टतम विकास वातावरण प्रदान करने के लिए उपयोग किया जाता है. ध्यान से तापमान, पीएच, और विशेष रूप से भंग ऑक्सीजन सांद्रता को नियंत्रित करने के fermentors द्वारा सकती क्षमता कुशल बड़े पैमाने पर विकास और किण्वन उत्पादों की अभिव्यक्ति के लिए उन्हें आवश्यक बनाता है. इस वीडियो संक्षिप्त हिला कुप्पी से अधिक FERMENTOR के फायदे के बारे में बताएगी. यह भी एक ठेठ benchtop किण्वन प्रणाली के प्रमुख घटक की पहचान और इसकी जांच के पोत और अंशांकन की स्थापना पर बुनियादी शिक्षा दे देंगे. दर्शक नसबंदी प्रक्रिया से परिचित और संस्कृति के साथ बर्तन में मध्यम विकास टीका लगाना कैसे दिखाया जाएगा. आपरेशन, नमूने, और कटाई की बुनियादी अवधारणाओं भी प्रदर्शन किया जाएगा. सरल डेटा विश्लेषण और सिस्टम सफाई भी चर्चा की जाएगी.
बेसिक किण्वन प्रौद्योगिकी संस्कृतियों से बढ़ के लिए सरल हिला कुप्पी तकनीक का ही विस्तार है. यह एक और अधिक पूर्ण और मात्रात्मक तरीके से जीना संस्कृतियों के लिए विकास के वातावरण नियंत्रित करने की इच्छा से बाहर हो गया. बैच संस्कृति हिला बोतल आमतौर पर तापमान के imprecise नियंत्रण द्वारा सीमित हैं. एक incubated प्रकार के बरतन या गर्म कमरे में तापमान एकरूपता कभी कभी 5 डिग्री सेल्सियस भटक या इरादा setpoint से अधिक, अत्यधिक चर रहा है. शेक कुप्पी सामान्य रूप से एक निश्चित गति से उत्तेजित किया जाता है, ऑक्सीजन तेज और गैस विनिमय सीमित है. उपलब्ध परिवेश ऑक्सीजन समाप्त हो जाने के बाद, ज्यादातर संस्कृतियों को कामयाब करने में विफल. शेक बोतल में कोई पीएच नियंत्रण नहीं है. संस्कृति फीड स्टॉक द्वारा ही सीमित नहीं है, तो कई मामलों में, यह संस्कृति को हानि के मुद्दे पर अम्लीय हो जाता है और श्वसन नाटकीय रूप से धीमा कर देती है. अधिकांश हिला कुप्पी संस्कृतियों भी वे inoculatio पर या संस्कृतियों की शुरुआत के पास केवल एक बार तंग आ चुके हैं जिसका मतलब है कि एक 'बैच', के रूप में चला रहे हैंएन. इस प्रारंभिक कार्बन स्रोत का सेवन किया है, के बाद संस्कृति से बढ़ बंद हो जाता है. कुछ मामलों में अपने चयापचय पारी और संस्कृति शोरबा में अन्य मेटाबोलाइट्स उपभोग के लिए शुरू, कभी कभी परिणामी बायोमास या प्रोटीन की विशेषताओं को बदलने सकता है. शेक बोतल भी 37 डिग्री सेल्सियस पर गर्म संस्कृति के वातावरण, 24 घंटा प्रति मात्रा के आम तौर पर 10% में मीडिया बाष्पीकरणीय नुकसान के लिए आम तौर पर कर रहे हैं विषय इस नुकसान संस्कृति के घनत्व में परिवर्तन और सिस्टम की लंबी अवधि के संचालन पर प्रतिबंध लगाता है. अंत में, उपयोगकर्ता आंदोलन के बाद मीडिया से झाग आ सकती है. संस्कृति ऊपर headspace में फोम की घटना को गैस विनिमय और आगे दबाना वृद्धि को सीमित कर देगा.
बुनियादी किण्वन प्रणाली इन सीमाओं के सभी को बनाया गया है. सावधान तापमान नियंत्रण प्ररित करनेवाला आंदोलन और एक हीटिंग जैकेट के प्रयोग के द्वारा किण्वन वाहिकाओं में हासिल की है. आमतौर पर इस जैकेट की हीटिंग और ठंडा करने के पोत और प्रतिक्रिया नियंत्रण में डाला सेंसरsetpoint के आसपास 0.1 डिग्री सेल्सियस ± तापमान नियंत्रण में परिणाम है. Benchtop fermentors आम तौर पर एक पंप के माध्यम से तरल अभिकर्मक इसके माध्यम से पीएच का नियंत्रण प्रदान करते हैं. पीएच मूल्य लगातार सेल के विकास के लिए वातावरण इष्टतम रखने के प्रयास में निगरानी रखी जाती है. उचित वातन aforementioned मिश्रण उत्तेजित देनेवाला द्वारा या सीधे संस्कृति में हवा या ऑक्सीजन पूरक गैस की जान फूंकना द्वारा बनाए रखा है. कतरनी के प्रति संवेदनशील संस्कृतियों के साथ, ऑक्सीजन पूरक गैस संस्कृति में ऑक्सीजन का स्तर बनाए रखने के लिए प्राथमिक तंत्र है. समाधान में ऑक्सीजन का मापन आमतौर पर हिला बोतल में इस्तेमाल के लिए सामान्य रूप से उपलब्ध नहीं है, जो एक polarographic जांच करके हासिल की है. यह लगातार या समय समय पर एक रेखीय या घातीय फैशन में विकास को बनाए रखने के लिए पोत के लिए फ़ीड जोड़ने के लिए भी संभव है. बाहर निकलने गैस कंडेनसर इस प्रकार संस्कृति मात्रा और घनत्व के संरक्षण, गाढ़ा करने के लिए निकास गैस प्रवाह में भाप के लिए एक ठंडी सतह प्रदान करता है. Antifoam surfactant की आवधिक अलावा actuated हैसतह पर फोम को कम करने और गैस विनिमय की अनुमति संस्कृति में एक चालकता जांच, से.
पोत, सभी जांच के साथ, फिटिंग, impellers, फसल पाइप, और ट्यूब, इकट्ठा होता है और एक मानक आटोक्लेव में निष्फल. अंतिम जांच calibrations और परिचालन में पर्यावरण के लिए स्थिरीकरण के बाद, संस्कृति पोत के लिए जोड़ा है. सिस्टम तो एक हिला कुप्पी विधि के साथ अधिक से अधिक मात्रात्मक और सटीक है कि एक तरह से संस्कृति विशेषताएँ इस्तेमाल किया जा सकता है. तापमान, पीएच, ऑक्सीजन सामग्री, दूध की खपत, तरल वाष्पीकरण, और फोम के स्तर की तंग नियंत्रण सब एक बहुत अधिक बायोमास और बेहतर प्रोटीन उपज के लिए योगदान करते हैं.
उभारा टैंक बायोरिएक्टर जैव प्रौद्योगिकी उद्योग में मानक हैं और 40 साल के 1 के लिए इस्तेमाल किया गया है. छोटे उभारा टैंक पैमाने अप, पैमाने नीचे, तनाव अनुकूलन, लक्षण, और विकास की प्रक्रिया के लिए महत्वपूर्ण हो गया है. यह भी व्यक्तिगत चिकित्सा 2 के विकास में एक महत्वपूर्ण भूमिका हो सकती है. यह नजर रखी और एक रन भर में अनुकूलित किया जा सकता, क्योंकि छोटे पैमाने बायोरिएक्टर सेल के विकास के लिए सीटू की स्थिति में करने के लिए सबसे समान है. ज्यादातर अक्सर, प्रारंभिक प्रयोगों हिला बोतल का उपयोग कर प्रदर्शन कर रहे हैं लेकिन छोटे पैमाने बायोरिएक्टर में स्थितियां हिला कुप्पी से काफी भिन्न होते हैं. एक प्रयोग में हमने पाया कि ई. के इष्टतम विकास के लिए शर्तों कोली और शेक कुप्पी में हरी फ्लोरोसेंट प्रोटीन (GFP) के उत्पादन उभारा टैंक (अप्रकाशित डेटा) के लिए अनुवाद नहीं किया.
बड़े पैमाने में बढ़ कोशिकाओं के अन्य तरीकों रोलर की बोतलें, एक यू में शामिलएसई प्रत्येक विधि 50 से 5000 एल के लिए काम कर संस्करणों के साथ मंच बायोरिएक्टर 3 और बड़ा एकल उपयोग बायोरिएक्टर कमाल पैमाने अप के लिए चुनौतियों प्रदान करता है, लेकिन उत्पादन में जगह मिल गई है. मंच बायोरिएक्टर कमाल एकल उपयोग उभारा टैंक के समान है, और एक विनियमित वातावरण प्रदान करता है. यह सेल निपटाने को रोकने और oxygenation प्रदान करने के लिए तरंगों को उत्पन्न करने के कारण एक कमाल की गति से होता है कि मिश्रण में हड़कंप मच टैंक से अलग है. इस विधि के लिए हाइड्रोइनेमिकस उभारा टैंक से अलग और अधिकतम मात्रा मतभेद सेल के विकास और उत्पाद के उत्पादन को प्रभावित कर सकते हैं 1,000 एल तक ही सीमित है. अन्य एकल उपयोग प्रणाली, बुनियादी ढांचे और जुड़े भूमि के ऊपर का एक न्यूनतम के साथ एक मंच प्रदान करने के लिए डिस्पोजेबल रिएक्टर के साथ उभारा टैंक गठबंधन, और उच्च throughput के लिए क्षमता 4 bioprocessing.
Benchtop Bioreactors के नए उपयोगकर्ताओं मुसीबत पीएच, पुलिस के 2 और मंदिर के लिए प्रारंभिक setpoints का निर्धारण हो सकता हैतापमान, लेकिन, प्रकाशित अनुसंधान में इस जानकारी 5, 6, 7, 8, 9 के लिए संदर्भित किया जा सकता. विशेष रूप से बैक्टीरियल संस्कृतियों के साथ, यह एक प्रकार के बरतन कुप्पी और एक ही setpoint में तापमान के रूप में एक ही गति से आंदोलन शुरू करने की सिफारिश की है. पिछले हिला बोतल रन से संस्कृति पीएच भी एक प्रारंभिक बिंदु के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है. पीओ 2 मूल्य की स्थापना और अधिक कठिन है और आम तौर पर अनुभव से निर्धारित होता है. हालांकि, 50% पीओ 2 के साथ शुरुआत एक सिफारिश की शुरुआती बिंदु है.
The authors have nothing to disclose.
इस परियोजना के जॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय, गेटवे ऑफ साइंस पहल के माध्यम से प्रोवोस्ट के कार्यालय के हिस्से में समर्थन किया गया था.
Name | Company | Catalog Number |
LB broth | Sigma | L3022 |
ampicillin | Sigma | A1593-25G |
LB broth | Sigma | L3022 |
antifoam 204 | Sigma | A8311 |
1 M Sodium Hydroxide | Sigma | 38215-1EA-R |
Reference Buffer, pH 4.00 | Sigma | B5020 |
Reference Buffer, pH 7.00 | Sigma | B4770 |
pO2 probe electrolyte | Broadley James | AS-3140-C30-0025 |
0.45 micron filter | Cole Parmer | EW-02915-22 |
0.22 micron filter | Cole Parmer | EW-29950-40 |
Luer Lock syringe, 10 mL | Cole Parmer | EW-07940-12 |
Minifors Bioreactor | Infors HT | B-Pack 5.0 |
Air Admiral air pump | Cole Parmer | EW-79202-00 |
1175 PD Chilling circulator | VWR | 13721-204 |