Habarlar - Bio farmasewtiki fermentasiýa prosesinde erän kislorod derejelerine gözegçilik

Erigan kislorod näme?

Eredilen kislorod (DO) molekulýar kislorody (O) aňladýar_₂) suwda ereýär. Suw molekulalarynda bar bolan kislorod atomlaryndan tapawutlanýar (H._₂O), suwda atmosferadan ýa-da suw ösümlikleri tarapyndan fotosintez arkaly emele gelen garaşsyz kislorod molekulalary görnüşinde barlygy sebäpli. DO konsentrasiýasyna temperatura, duzlulyk, suw akymy we biologiki işjeňlik ýaly dürli faktorlar täsir edýär. Şeýle bolansoň, suw gurşawynyň saglygyna we hapalanmagyna baha bermek üçin möhüm görkeziji bolup hyzmat edýär.

Eredilen kislorod mikroblaryň alyş-çalşyny ýokarlandyrmakda, öýjükli dem alşa, ösüşe we metabolik önümleriň biosintezine täsir etmekde möhüm rol oýnaýar. Şeýle-de bolsa, erän kislorodyň has ýokary derejesi hemişe peýdaly däl. Artykmaç kislorod ýygnanan önümleriň alyş-çalşyna sebäp bolup biler we zäherli reaksiýalara sebäp bolup biler. Iň amatly DO derejesi dürli bakteriýa görnüşleriniň arasynda üýtgeýär. Mysal üçin, penisiliniň biosintezi wagtynda DO takmynan 30% howa doýgunlygynda saklanýar. DO nola düşse we bäş minut şol derejede galsa, önümiň emele gelmegi ep-esli bozup biler. Bu ýagdaý 20 minut dowam etse, yzyna gaýtaryp bolmajak zyýan bolup biler.

Häzirki wagtda iň köp ulanylýan DO datçikleri erän kislorodyň mutlak konsentrasiýasyny däl-de, diňe otnositel doýgunlygy ölçäp bilýär. Medeniýet serişdesi sterilizasiýa edilenden soň, datçigiň okalmagy durnuklaşýança, howa we garyşyk ýerine ýetirilýär, şonda bahasy 100% howa doýýar. Fermentasiýa prosesinde indiki ölçegler şu salgylanma esaslanýar. Absolýut DO bahalary adaty datçikleriň kömegi bilen kesgitlenip bilinmez we polarografiýa ýaly has ösen usullary talap edip bolmaz. Şeýle-de bolsa, fermentasiýa proseslerine gözegçilik etmek we gözegçilik etmek üçin howany doýmak ölçegleri adatça ýeterlikdir.

Fermenteriň içinde DO derejeleri dürli sebitlerde üýtgäp biler. Bir nokatda durnukly okalsa-da, käbir mediýa metbugatynda üýtgemeler bolup biler. Uly fermentler, mikroblaryň ösmegine we öndürijiligine ep-esli täsir edip biljek DO derejesinde has giňişlik üýtgemelerini görkezýärler. Synag subutnamalary, ortaça DO derejesiniň 30% bolup biljekdigine garamazdan, üýtgäp durýan şertlerde fermentasiýa öndürijiliginiň durnukly şertlerden ep-esli pesdigini görkezdi. Şonuň üçin fermentleriň geriminde, geometrik we güýç meňzeşligini göz öňünde tutup, giňişlikdäki DO üýtgemelerini azaltmak esasy gözleg maksady bolup galýar.

Biofarmasewtiki fermentasiýada näme üçin erän kislorod gözegçiligi möhüm?

1. Mikroorganizmler ýa-da öýjükler üçin amatly ösüş gurşawyny saklamak
Senagat fermentasiýasy, adatça, Escherichia coli we hamyrmaýa ýaly aerob mikroorganizmleri ýa-da Hytaýyň Hamster ýumurtgasy (CHO) öýjükleri ýaly süýdemdiriji öýjükleri öz içine alýar. Bu öýjükler dem alyş we metabolik işjeňlik üçin kislorod talap edip, fermentasiýa ulgamynyň içinde "işçiler" bolup işleýär. Kislorod aerob dem alyşda terminal elektron kabul ediji bolup, ATP görnüşinde energiýa öndürmäge mümkinçilik berýär. Kislorodyň ýeterlik bolmazlygy öýjükli demikmä, ösüşiň tussag edilmegine ýa-da öýjük ölümine sebäp bolup biler we netijede fermentasiýa şowsuzlygyna sebäp bolup biler. DO derejesine gözegçilik etmek, kislorodyň konsentrasiýasynyň öýjükleriň durnukly ösmegi we ýaşaýyş ukyplylygy üçin iň amatly aralykda bolmagyny üpjün edýär.

2. Maksatly önümleriň netijeli sintezini üpjün etmek
Biofarmasewtiki fermentasiýanyň maksady diňe bir öýjükleriň köpelmegini öňe sürmek däl-de, insulin, monoklonal antikorlar, sanjymlar we fermentler ýaly islenýän maksatly önümleriň netijeli sintezini aňsatlaşdyrmakdyr. Bu biosintetiki ýollar köplenç aerob dem alyşdan alnan ep-esli energiýa girişini talap edýär. Mundan başga-da, önümiň sintezine gatnaşýan enzimatiki ulgamlaryň köpüsi göni kisloroda baglydyr. Kislorod ýetmezçiligi bu ýollaryň netijeliligini bozup ýa-da peseldip biler.

Mundan başga-da, DO derejeleri kadalaşdyryjy signal hökmünde çykyş edýär. Artykmaç ýokary we pes DO konsentrasiýalary bolup biler:
- Öýjükli metabolik ýollary üýtgediň, meselem, aerob dem alyşdan has täsirli anaerob fermentasiýasyna geçmek.
- Öýjükli stres jogaplaryny güýçlendiriň, islenmeýän goşmaça önümleriň öndürilmegine sebäp bolýar.
- Ekzogen beloklaryň aňlatma derejelerine täsir etmek.

Fermentasiýanyň dürli etaplarynda DO derejesini takyk gözegçilikde saklamak bilen, öýjükli alyş-çalşy maksimal maksatly önüm sintezine ugrukdyryp bolýar we şeýlelik bilen ýokary dykyzlykly we ýokary öndürijilikli fermentasiýa bolýar.

Bio farmasewtika üçin suw akymynyň diagrammasy

3. Kislorod ýetmezçiliginiň ýa-da artykmaçlygynyň öňüni almak
Kislorod ýetmezçiligi (gipoksiýa) agyr netijelere getirip biler:
- Öýjükleriň ösüşi we önümiň sintezi bes edilýär.
- Metabolizm anaerob ýollara geçýär, netijede medeniýetiň pH-ni peseldýän we öýjükleri zäherläp bilýän süýt kislotasy we sirke kislotasy ýaly organiki kislotalar ýygnanýar.
- Uzak wagtlap gipoksiýa yzyna gaýtaryp bolmajak zeper ýetirip biler, kislorod üpjünçiligi dikeldilenden soň hem gutarnykly bolmaz.

Artykmaç kislorod (supersaturasiýa) töwekgelçilik döredýär:
- Öýjük membranalaryna we biomolekulalara zeper ýetirýän oksidleýji stres we reaktiw kislorod görnüşleriniň (ROS) döremegine sebäp bolup biler.
- Artykmaç howa we agitasiýa energiýa sarp edilişini we iş çykdajylaryny ýokarlandyrýar, bu zerur däl çeşmeleriň galyndylaryna sebäp bolýar.

4. Hakyky wagtlaýyn gözegçilik we seslenme gözegçiligi üçin möhüm parametr hökmünde

DO, fermentasiýa ulgamynyň içki şertlerini görkezýän hakyky wagt, üznüksiz we giňişleýin parametrdir. DO derejesiniň üýtgemegi dürli fiziologiki we amaly ýagdaýlary duýgur görkezip biler:
- Öýjügiň çalt ösmegi kislorod sarp edişini ýokarlandyrýar, DO derejesiniň peselmegine sebäp bolýar.
- Substratyň tükenmegi ýa-da inhibisi metabolizmi haýalladýar, kislorod sarp edýär we DO derejesiniň ýokarlanmagyna sebäp bolýar.
- Daşary ýurt mikroorganizmleriniň hapalanmagy, kislorodyň sarp edilişini üýtgedýär, adaty bolmadyk DO üýtgemegine getirýär we irki duýduryş signaly bolup hyzmat edýär.
- Gyjyndyryjy näsazlyk, howa çalşygy turbasynyň ýapylmagy ýa-da süzgüçiň zaýalanmagy ýaly enjamlaryň näsazlygy, adaty bolmadyk DO hereketine sebäp bolup biler.

Hakyky DO gözegçiligini awtomatiki seslenme dolandyryş ulgamyna goşmak bilen, DO parametrlerini takyk sazlamak aşakdaky parametrleriň dinamiki düzedişleri arkaly gazanylyp bilner:
- Garyş tizligi: Tizligi ýokarlandyrmak, köpürjikleri döwüp, gaz-suwuk aragatnaşygy güýçlendirýär we şeýlelik bilen kislorod geçiriş netijeliligini ýokarlandyrýar. Bu iň köp ulanylýan we täsirli usul.
- Aerasiýa derejesi: Giriş gazynyň akym tizligini ýa-da düzümini sazlamak (mysal üçin, howa ýa-da arassa kislorodyň paýyny ýokarlandyrmak).
- Tank basyşy: Basyşyň ýokarlanmagy kislorodyň bölekleýin basyşyny ýokarlandyrýar we şeýlelik bilen erginligini ýokarlandyrýar.
- Temperatura: Temperaturanyň peselmegi medeniýetde kislorodyň erginini ýokarlandyrýar.

BOQU-nyň biologiki fermentasiýa onlaýn gözegçiligi üçin önüm teklipleri: