Vaovao - Fanaraha-maso ny haavon'ny oksizenina levona amin'ny fizotran'ny fermentation biopharmaceutique

Inona no atao hoe Oxygen Dissolved?

Ny Oxygen Dissolved (DO) dia manondro ny oksizenina molekiola (O_₂) izay levona anaty rano. Tsy mitovy amin'ny atôma oksizenina misy ao amin'ny molekiolan'ny rano (H_₂O), satria misy ao anaty rano amin'ny endrika molekiola oksizenina tsy miankina, na avy amin'ny atmosfera na novokarin'ny photosynthesis avy amin'ny zavamaniry anaty rano. Ny fifantohana amin'ny DO dia misy fiantraikany amin'ny anton-javatra isan-karazany, ao anatin'izany ny mari-pana, ny sira, ny fikorianan'ny rano ary ny hetsika biolojika. Noho izany, izy io dia tondro lehibe amin'ny fanombanana ny fahasalamana sy ny fandotoana ny tontolo iainana anaty rano.

Ny oksizenina levona dia manana anjara toerana lehibe amin'ny fampiroboroboana ny metabolisma mikraoba, misy fiantraikany amin'ny respirasi sela, ny fitomboana ary ny biosynthesis ny vokatra metabolika. Na izany aza, ny haavon'ny oksizenina levona ambony dia tsy mahasoa foana. Ny oksizenina be loatra dia mety hitarika metabolisma bebe kokoa amin'ny vokatra voaangona ary mety hiteraka fanehoan-kevitra misy poizina. Ny haavon'ny DO tsara indrindra dia miovaova amin'ny karazana bakteria samihafa. Ohatra, mandritra ny biosynthesis ny penicillin, ny DO dia tazonina eo amin'ny 30% eo ho eo ny saturation rivotra. Raha midina ho aotra ny DO ary mijanona amin'io haavo io mandritra ny dimy minitra, dia mety hiharatsy be ny fiforonan'ny vokatra. Raha mitohy mandritra ny 20 minitra io toe-javatra io, dia mety hisy fahasimbana tsy azo ovaina.

Amin'izao fotoana izao, ny sensor DO be mpampiasa indrindra dia tsy afaka mandrefy ny saturation ny rivotra, fa tsy ny fifantohana tanteraka amin'ny oksizenina levona. Aorian'ny fanamainana ny fitaovana kolontsaina, ny aeration sy ny famporisihana dia atao mandra-pilamina ny famakiana sensor, ary amin'izay fotoana izay ny sanda dia apetraka amin'ny 100% air saturation. Ny fandrefesana manaraka mandritra ny dingan'ny fermentation dia mifototra amin'io reference io. Ny sanda DO tanteraka dia tsy azo faritana amin'ny fampiasana sensor mahazatra ary mitaky teknika mandroso kokoa, toy ny polarography. Na izany aza, ny fandrefesana ny saturation rivotra dia ampy amin'ny fanaraha-maso sy ny fanaraha-maso ny fizotran'ny fermentation.

Ao anatin'ny fermenter, ny haavon'ny DO dia mety miovaova amin'ny faritra samihafa. Na dia azo atao aza ny famakiana stable amin'ny fotoana iray, dia mety hisy ny fiovaovan'ny toetr'andro amin'ny haino aman-jery sasany. Ny fermenter lehibe kokoa dia matetika mampiseho fiovaovan'ny habaka lehibe kokoa amin'ny haavon'ny DO, izay mety hisy fiantraikany lehibe amin'ny fitomboan'ny mikraoba sy ny vokatra. Ny porofo andrana dia naneho fa, na dia mety ho 30% aza ny haavon'ny DO antonony, ny fahombiazan'ny fermentation ao anatin'ny toe-javatra miovaova dia ambany kokoa noho ny amin'ny toe-javatra milamina. Noho izany, amin'ny fampitomboana ny fermenters - ankoatra ny fiheverana ny fitoviana geometrika sy ny hery - ny fampihenana ny fiovaovan'ny DO spatial dia mijanona ho tanjona fikarohana fototra.

Nahoana no tena ilaina ny fanaraha-maso oksizenina levona amin'ny fermentation biopharmaceutical?

1. Mitazona ny tontolo iainana mitombo tsara indrindra ho an'ny microorganism na sela
Ny fermentation indostrialy matetika dia misy micro micro-organismes aerôbika, toy ny Escherichia coli sy ny leviora, na sela mampinono, toy ny sela Shinoa Hamster Ovary (CHO). Ireo sela ireo dia miasa toy ny "mpiasa" ao anatin'ny rafitra fermentation, mitaky oksizenina ho an'ny respiration sy metabolika. Ny oksizenina dia toy ny mpandray elektronika farany amin'ny respiration aerôbika, mamela ny famokarana angovo amin'ny endrika ATP. Ny tsy fahampian'ny famatsiana oksizenina dia mety hitarika amin'ny fahasemporana amin'ny sela, ny fisakanana ny fitomboana, na ny fahafatesan'ny sela mihitsy aza, izay miteraka tsy fahombiazan'ny fermentation. Ny fanaraha-maso ny haavon'ny DO dia miantoka fa ny fatran'ny oksizenina dia mijanona ao anatin'ny faritra tsara indrindra ho an'ny fitomboan'ny sela maharitra sy ny fahavelomana.

2. Mba hiantohana ny fampifandraisana mahomby amin'ny vokatra kendrena
Ny tanjon'ny fermentation biopharmaceutical dia tsy ny hampiroboroboana ny fiparitahan'ny sela fotsiny fa ny fanamorana ny fampandehanana mahomby ny vokatra tadiavina, toy ny insuline, antibody monoclonal, vaksiny ary enzymes. Ireo lalan'ny biosynthetic ireo matetika dia mitaky famatsiana angovo betsaka, indrindra avy amin'ny respiration aerôbika. Fanampin'izany, maro ny rafitra enzymatic tafiditra amin'ny synthesis vokatra miankina mivantana amin'ny oksizenina. Ny tsy fahampian'ny oksizenina dia mety hanelingelina na hampihena ny fahombiazan'ireo lalana ireo.

Ankoatr'izay, ny haavon'ny DO dia miasa ho famantarana mifehy. Ny fatran'ny DO ambony sy ambany dia mety:
- Manova ny lalan'ny metabolika amin'ny sela, ohatra, ny fiovan'ny respiration aerôbika mankany amin'ny fermentation anaerobic tsy mahomby.
- Manetsika ny valin'ny adin-tsaina amin'ny sela, mitarika amin'ny famokarana vokatra tsy tiana.
- Mitaona ny haavon'ny fanehoana ny proteinina exogenous.

Amin'ny alàlan'ny fanaraha-maso marina ny haavon'ny DO amin'ny dingana samihafa amin'ny fermentation, dia azo atao ny mitarika ny metabolisma sela mankany amin'ny synthesis vokatra kendrena ambony indrindra, amin'ny fanatanterahana ny fermentation avo lenta sy vokatra avo lenta.

Fampidirana ny tabilao fikorianan'ny rano ho an'ny Bio Pharmaceuticals

3. Mba hisorohana ny tsy fahampian'ny oksizenina na ny tafahoatra
Ny tsy fahampian'ny oksizenina (hypoxia) dia mety hisy vokany lehibe:
- Mitsahatra ny fitomboan'ny sela sy ny famokarana vokatra.
- Mivadika amin'ny lalana anaerobic ny metabolisma, ka miteraka asidra organika toy ny asidra lactic sy acetic asidra, izay mampidina ny pH ao amin'ny kolontsaina ary mety hanapoizina ny sela.
- Ny hypoxia maharitra dia mety hiteraka fahasimbana tsy azo ovaina, ka tsy feno ny fanarenana na dia efa tafaverina amin'ny laoniny aza ny famatsiana oksizenina.

Ny oksizenina be loatra (supersaturation) dia miteraka risika ihany koa:
- Mety hiteraka adin-tsaina oxidative sy ny fananganana karazana oksizenina mihetsiketsika (ROS), izay manimba ny fonon'ny sela sy ny biomolekul.
- Mampitombo ny fandaniana angovo sy ny fandaniana amin'ny fampandehanana ny rivotra tafahoatra sy ny fikorontanana, ka miteraka fako tsy ilaina.

4. Amin'ny maha-mari-pamantarana manan-danja ho an'ny fanaraha-maso sy fanaraha-maso amin'ny fotoana tena izy

DO dia masontsivana amin'ny fotoana tena izy, mitohy ary feno izay maneho ny fepetra anatiny amin'ny rafitra fermentation. Ny fiovana eo amin'ny haavon'ny DO dia mety hanondro amin'ny fomba saro-pady ny toe-batana sy ara-batana isan-karazany:
- Ny fitomboan'ny sela haingana dia mampitombo ny fanjifana oksizenina, mahatonga ny fihenan'ny DO.
- Ny fihenan'ny substrate na ny fanakanana dia mampihena ny metabolisma, mampihena ny fanjifana oksizenina ary mampiakatra ny haavon'ny DO.
- Ny fandotoana avy amin'ny zavamiaina bitika any ivelany dia manova ny fomba fanjifana oksizenina, mitarika amin'ny fiovaovan'ny DO tsy ara-dalàna ary ho famantarana fampitandremana mialoha.
- Ny tsy fahatomombanan'ny fitaovana, toy ny tsy fahombiazan'ny stirrer, ny fanakanan'ny fantsona fantsona, na ny fikorontanan'ny sivana, dia mety hiteraka fitondran-tena tsy ara-dalàna ihany koa.

Amin'ny fampidirana ny fanaraha-maso DO tena izy amin'ny rafitra fanaraha-maso ny valin-kafatra mandeha ho azy, dia azo atao ny mifehy ny haavon'ny DO amin'ny alàlan'ny fanitsiana mavitrika amin'ireto mari-pamantarana manaraka ireto:
- Hafainganam-pandrenesana: Ny fampitomboana ny hafainganam-pandeha dia manatsara ny fifandraisana amin'ny gazy amin'ny alàlan'ny famongorana ny bubbles, ka manatsara ny fahombiazan'ny famindrana oksizenina. Io no fomba fampiasa matetika sy mahomby.
- Ny tahan'ny rivotra: Fanitsiana ny tahan'ny fikorianan'ny entona miditra (ohatra ny fampitomboana ny ampahan'ny rivotra na ny oksizenina madio).
- Ny faneren'ny tanky: Ny fampiakarana ny tsindry dia mampitombo ny tsindrin'ny ampahany oksizenina, ka mampitombo ny solubility.
- Temperature: Ny fampidinana ny mari-pana dia mampitombo ny fatran'ny oksizenina ao amin'ny kolontsaina.

Ny tolo-kevitry ny vokatra avy amin'ny BOQU amin'ny fanaraha-maso an-tserasera ny fermentation biolojika: