Warta - Pangimeutan Tingkat Oksigén Leyur dina Prosés Ferméntasi Bio Farmasi

Naon Dupi Oksigén Leyur?

Oksigén Leyur (DO) nujul kana oksigén molekular (O_₂) anu leyur dina cai. Béda jeung atom oksigén nu aya dina molekul cai (H_₂O), sabab aya dina cai dina bentuk molekul oksigén mandiri, boh asalna ti atmosfir atawa dihasilkeun ngaliwatan fotosintésis ku tutuwuhan akuatik. Konsentrasi DO dipangaruhan ku sababaraha faktor, kalebet suhu, salinitas, aliran cai, sareng kagiatan biologis. Sapertos kitu, éta janten indikator kritis pikeun ngira-ngira kaayaan kaséhatan sareng polusi lingkungan akuatik.

Oksigén larut maénkeun peran anu penting dina ngamajukeun métabolisme mikroba, mangaruhan réspirasi sélulér, kamekaran, sareng biosintésis produk métabolik. Sanajan kitu, tingkat luhur oksigén leyur teu salawasna mangpaat. Kaleuwihan oksigén bisa ngakibatkeun métabolisme produk akumulasi salajengna jeung berpotensi ngabalukarkeun réaksi toksik. Tingkat DO optimal rupa-rupa diantara spésiés baktéri anu béda. Contona, dina mangsa biosintésis pénisilin, DO biasana dijaga dina kaayaan jenuh hawa kira-kira 30%. Upami DO turun ka nol sareng tetep dina tingkat éta salami lima menit, formasi produk tiasa dirusak sacara signifikan. Lamun kaayaan ieu persists pikeun 20 menit, karuksakan teu bisa balik bisa lumangsung.

Ayeuna, sénsor DO anu paling sering dianggo ngan ukur tiasa ngukur jenuh hawa relatif, tibatan konsentrasi mutlak oksigén larut. Saatos sterilisasi medium budaya, aerasi sareng aduk dilaksanakeun dugi ka bacaan sensor stabil, dimana nilaina disetel ka jenuh hawa 100%. Pangukuran saterusna salila prosés fermentasi dumasar kana rujukan ieu. Nilai DO mutlak teu bisa ditangtukeun maké sénsor baku sarta merlukeun téhnik nu leuwih canggih, kayaning polarografi. Nanging, pangukuran jenuh hawa umumna cekap pikeun ngawaskeun sareng ngontrol prosés fermentasi.

Dina hiji fermentasi, tingkat DO bisa rupa-rupa di sakuliah wewengkon béda. Malah lamun bacaan stabil dicandak dina hiji titik, fluctuations bisa kénéh lumangsung dina média budaya tangtu. Fermenter anu langkung ageung condong nunjukkeun variasi spasial anu langkung ageung dina tingkat DO, anu tiasa mangaruhan sacara signifikan kamekaran sareng produktivitas mikroba. Bukti ékspérimén nunjukkeun yén, sanajan rata-rata tingkat DO bisa jadi 30%, kinerja fermentasi dina kaayaan fluctuating utamana leuwih handap dina kaayaan stabil. Ku alatan éta, dina skala-up fermenters-saluareun tinimbangan geometric jeung kakuatan kasaruaan-ngaminimalkeun variasi DO spasial tetep obyektif panalungtikan konci.

Naha Ngawaskeun Oksigén Terlarut Penting dina Ferméntasi Biofarmaseutikal?

1. Pikeun Ngajaga Lingkungan Pertumbuhan Optimal pikeun Mikroorganisme atanapi Sél
Fermentasi industri biasana ngalibatkeun mikroorganisme aérobik, sapertos Escherichia coli sareng ragi, atanapi sél mamalia, sapertos sél Ovarium Hamster Cina (CHO). Sél ieu fungsina salaku "pagawe" dina sistem fermentasi, merlukeun oksigén pikeun réspirasi sarta aktivitas métabolik. Oksigén fungsina salaku akséptor éléktron terminal dina réspirasi aérobik, ngamungkinkeun produksi énergi dina bentuk ATP. Pasokan oksigén anu teu cekap tiasa nyababkeun sesak napas sélulér, ditewak pertumbuhan, atanapi bahkan maot sél, anu pamustunganana nyababkeun gagalna fermentasi. Ngawaskeun tingkat DO mastikeun yén konsentrasi oksigén tetep dina kisaran optimal pikeun pertumbuhan sél anu tetep sareng viability.

2. Pikeun mastikeun sintésis efisien produk target
Tujuan fermentasi biopharmaceutical henteu ngan ukur pikeun ngamajukeun proliferasi sél tapi pikeun ngagampangkeun sintésis éfisién produk target anu dipikahoyong, sapertos insulin, antibodi monoklonal, vaksin, sareng énzim. Jalur biosintétik ieu sering ngabutuhkeun asupan énergi anu ageung, utamina diturunkeun tina réspirasi aérobik. Salaku tambahan, seueur sistem énzimatik anu aub dina sintésis produk langsung gumantung kana oksigén. Kakurangan oksigén tiasa ngaganggu atanapi ngirangan efisiensi jalur ieu.

Leuwih ti éta, tingkat DO meta salaku sinyal pangaturan. Konsentrasi DO anu luhur sareng rendah tiasa:
- Ngarobah jalur métabolik sélular, contona, mindahkeun tina réspirasi aérobik kana fermentasi anaérobik anu kurang éfisién.
- Micu réspon setrés sélular, ngarah kana produksi produk sampingan anu teu dihoyongkeun.
- Pangaruh tingkat éksprési protéin exogenous.

Ku persis ngadalikeun tingkat DO dina tahap béda tina fermentasi, kasebut nyaéta dimungkinkeun pikeun ngabimbing métabolisme sélular ka arah sintésis produk udagan maksimal, kukituna ngahontal dénsitas luhur jeung ngahasilkeun luhur fermentasi.

Bubuka Bagan Aliran Cai pikeun Bio Pharmaceuticals

3. Pikeun Nyegah Kakurangan Oksigén atawa Kaleuwihan
Kakurangan oksigén (hypoxia) tiasa gaduh akibat anu parah:
- Tumuwuh sél sareng sintésis produk lirén.
- Métabolisme ngageser kana jalur anaérobik, nyababkeun akumulasi asam organik sapertos asam laktat sareng asam asétat, anu nurunkeun pH medium kultur sareng tiasa ngaracun sél.
- Hipoksia anu berkepanjangan tiasa nyababkeun karusakan anu teu tiasa dibalikeun deui, sareng pamulihan henteu lengkep bahkan saatos pasokan oksigén disimpen deui.

Kaleuwihan oksigén (supersaturation) ogé nyababkeun résiko:
- Éta tiasa nyababkeun setrés oksidatif sareng formasi spésiés oksigén réaktif (ROS), anu ngaruksak mémbran sél sareng biomolekul.
- Aerasi kaleuleuwihan sareng agitasi ningkatkeun konsumsi énérgi sareng biaya operasional, nyababkeun runtah sumber anu teu perlu.

4. Salaku Parameter Kritis pikeun Real-Time pangimeutan jeung Control Eupan Balik

DO mangrupikeun parameter real-time, kontinyu, sareng komprehensif anu ngagambarkeun kaayaan internal sistem fermentasi. Parobahan tingkat DO sacara sénsitip tiasa nunjukkeun sababaraha kaayaan fisiologis sareng operasional:
- Pertumbuhan sél anu gancang ningkatkeun konsumsi oksigén, nyababkeun tingkat DO turun.
- Deplesi substrat atanapi inhibisi ngalambatkeun métabolisme, ngirangan konsumsi oksigén sareng nyababkeun tingkat DO naék.
- Kontaminasi ku mikroorganisme asing ngarobih pola konsumsi oksigén, nyababkeun turun naek DO anu teu normal sareng janten sinyal peringatan dini.
- Kasalahan alat-alat, sapertos gagalna stirrer, sumbatan pipa ventilasi, atanapi panyaring, tiasa nyababkeun kabiasaan DO anu teu normal.

Ku ngahijikeun ngawaskeun DO sacara real-time kana sistem kontrol eupan balik otomatis, pangaturan tingkat DO anu tepat tiasa dihontal ku panyesuaian dinamis tina parameter ieu:
- Kagancangan aduk: Ningkatkeun kagancangan ningkatkeun kontak gas-cair ku ngarecah gelembung, sahingga ningkatkeun efisiensi transfer oksigén. Ieu mangrupikeun metode anu paling sering dianggo sareng efektif.
- Laju Aerasi: Nyaluyukeun laju aliran atanapi komposisi gas asup (contona, ningkatkeun proporsi hawa atanapi oksigén murni).
- tekanan tank: Elevating tekanan ngaronjatkeun tekanan parsial oksigén, kukituna enhancing kaleyuran.
- Suhu: Nurunkeun suhu ngaronjatkeun kaleyuran oksigén dina medium budaya.

Rekomendasi produk BOQU pikeun ngawaskeun fermentasi biologis online: