Nūhou - Ka Nānā ʻana i nā Pae Oxygen i Hoʻoheheʻe ʻia i ke Kaʻina Hana Fermentation Bio Pharmaceutical

He aha ka Oxygen i hoʻoheheʻe ʻia?

ʻO ka Oxygen i hoʻoheheʻe ʻia (DO) e pili ana i ka oxygen molekala (O_₂) i hoʻoheheʻe ʻia i loko o ka wai. He ʻokoʻa ia mai nā ʻātoma oxygen i loaʻa i loko o nā molekala wai (H_₂O), e like me ia i loko o ka wai ma ke ʻano o nā molekala oxygen kūʻokoʻa, i puka mai ka lewa a i hana ʻia paha ma o ka photosynthesis e nā mea kanu wai. Hoʻopili ʻia ka nui o DO e nā kumu like ʻole, me ka mahana, ka paʻakai, ke kahe ʻana o ka wai, a me nā hana olaola. No laila, lawelawe ia ma ke ʻano he hōʻailona koʻikoʻi no ka loiloi ʻana i ke olakino a me ke kūlana haumia o nā wahi wai.

He kuleana koʻikoʻi ko ka oxygen i hoʻoheheʻe ʻia i ka hoʻolaha ʻana i ka metabolism microbial, e hoʻopilikia ana i ka hanu ʻana o ke kelepona, ka ulu ʻana, a me ka biosynthesis o nā huahana metabolic. Eia nō naʻe, ʻaʻole maikaʻi mau nā pae kiʻekiʻe o ka oxygen i hoʻoheheʻe ʻia. Hiki i ka oxygen ke alakaʻi i ka metabolism hou aʻe o nā huahana i hōʻiliʻili ʻia a hiki ke hana i nā hopena ʻawahia. ʻOkoʻa nā pae DO kūpono ma waena o nā ʻano bacteria like ʻole. No ka laʻana, i ka wā o ka biosynthesis o ka penicillin, mālama ʻia ka DO ma kahi o 30% saturation air. Inā hāʻule ka DO i ka zero a noho ma ia pae no ʻelima mau minuke, hiki ke hoʻopilikia nui ʻia ka hoʻokumu ʻana o ka huahana. Inā hoʻomau kēia kūlana no 20 mau minuke, hiki ke hōʻino ʻia.

I kēia manawa, hiki i nā mea ʻike DO i hoʻohana nui ʻia ke ana i ka saturation ea pili wale nō, ma mua o ka nui piha o ka oxygen i hoʻoheheʻe ʻia. Ma hope o ka sterilization o ka medium culture, hana ʻia ka aeration a me ka hoʻoulu ʻana a hiki i ka paʻa ʻana o ka heluhelu sensor, ma ia manawa ua hoʻonohonoho ʻia ka waiwai i 100% saturation ea. Hoʻokumu ʻia nā ana ma hope i ka wā o ke kaʻina hana fermentation ma kēia kuhikuhi. ʻAʻole hiki ke hoʻoholo ʻia nā waiwai DO piha me ka hoʻohana ʻana i nā mea ʻike maʻamau a koi aku i nā ʻano hana holomua, e like me ka polarography. Eia nō naʻe, ua lawa nā ana saturation ea no ka nānā ʻana a me ka kaohi ʻana i nā kaʻina hana fermentation.

I loko o kahi mea hoʻomomona, hiki ke ʻokoʻa nā pae DO ma nā wahi like ʻole. ʻOiai inā loaʻa kahi heluhelu paʻa i hoʻokahi manawa, hiki nō ke hana ʻia nā loli i kekahi mau media moʻomeheu. ʻO nā mea hoʻomomona nui e hōʻike pinepine i nā loli spatial nui aʻe i nā pae DO, hiki ke hoʻopilikia nui i ka ulu ʻana o nā microbial a me ka huahana. Ua hōʻike ʻia nā hōʻike hoʻokolohua, ʻoiai ʻo ka awelika o ka pae DO he 30%, ʻoi aku ka haʻahaʻa o ka hana fermentation ma lalo o nā kūlana loli ma mua o nā kūlana paʻa. No laila, i ka hoʻonui ʻana o nā mea hoʻomomona—ma waho aʻe o ka noʻonoʻo ʻana i ka geometric a me ka like ʻana o ka mana—ʻo ka hoʻemi ʻana i nā loli spatial DO he pahuhopu noiʻi koʻikoʻi ia.

No ke aha he mea nui ka nānā ʻana i ka Oxygen Dissolved i ka Biopharmaceutical Fermentation?

1. No ka mālama ʻana i ke kaiapuni ulu kūpono no nā microorganisms a i ʻole nā cells
ʻO ka hoʻoulu ʻana o ka ʻoihana e pili pinepine i nā microorganism aerobic, e like me Escherichia coli a me ka hū, a i ʻole nā pūnaewele mammalian, e like me nā pūnaewele Hamster Ovary Kina (CHO). Hana kēia mau pūnaewele ma ke ʻano he "poʻe hana" i loko o ka ʻōnaehana hoʻoulu ʻana, e pono ai ka oxygen no ka hanu ʻana a me ka hana metabolic. Hana ka oxygen ma ke ʻano he mea hoʻokipa electron hope loa i ka hanu aerobic, e hiki ai ke hana i ka ikehu ma ke ʻano o ATP. ʻO ka lawa ʻole o ka oxygen hiki ke alakaʻi i ka hanu ʻana o ke kelepona, ka hopu ʻana i ka ulu ʻana, a i ʻole ka make ʻana o ke kelepona, a i ʻole ka hopena i ka hāʻule ʻana o ka hoʻoulu ʻana. ʻO ka nānā ʻana i nā pae DO e hōʻoiaʻiʻo ana e noho mau nā ʻike oxygen i loko o ka pae kūpono no ka ulu mau ʻana o ke kelepona a me ke ola.

2. No ka hōʻoia ʻana i ka hana pono ʻana o nā huahana i manaʻo ʻia
ʻO ka pahuhopu o ka fermentation biopharmaceutical ʻaʻole wale ia e hoʻolaha i ka hoʻonui ʻana o nā cell akā e hoʻomaʻamaʻa i ka synthesis kūpono o nā huahana i makemake ʻia, e like me ka insulin, nā monoclonal antibodies, nā lāʻau pale, a me nā enzymes. Pono pinepine kēia mau ala biosynthetic i ka hoʻokomo ikehu nui, i loaʻa mua mai ka hanu aerobic. Eia kekahi, hilinaʻi pololei nā ʻōnaehana enzymatic he nui i komo i ka synthesis huahana i ka oxygen. Hiki i ka hemahema o ka oxygen ke hoʻopilikia a hōʻemi paha i ka pono o kēia mau ala.

Eia kekahi, hana nā pae DO ma ke ʻano he hōʻailona hoʻoponopono. Hiki i nā pae DO kiʻekiʻe loa a me nā haʻahaʻa loa ke:
- Hoʻololi i nā ala metabolic cellular, no ka laʻana, ka neʻe ʻana mai ka hanu aerobic i ka fermentation anaerobic ʻoi aku ka maikaʻi.
- Hoʻoulu i nā pane koʻikoʻi o ke kelepona, e alakaʻi ana i ka hana ʻana o nā huahana i makemake ʻole ʻia.
- Hoʻohuli i nā pae hōʻike o nā protein exogenous.

Ma ka kaohi pololei ʻana i nā pae DO ma nā pae like ʻole o ka fermentation, hiki ke alakaʻi i ka metabolism cellular i ka synthesis huahana target kiʻekiʻe loa, no laila e hoʻokō ai i ka fermentation kiʻekiʻe-density a me ka huahua kiʻekiʻe.

Hoʻolauna i ka Pakuhi Kahe Wai no Bio Pharmaceuticals

3. No ka pale ʻana i ka nele a i ʻole ka nui o ka oxygen
ʻO ka nele o ka oxygen (hypoxia) hiki ke loaʻa nā hopena koʻikoʻi:
- Ua pau ka ulu ʻana o nā pūnaewele a me ka hana ʻana o nā huahana.
- Ke neʻe nei ka metabolism i nā ala anaerobic, e hopena ana i ka hōʻiliʻili ʻana o nā waikawa organik e like me ka waikawa lactic a me ka waikawa acetic, kahi e hoʻohaʻahaʻa ai i ka pH o ka medium moʻomeheu a hiki ke hoʻomake i nā cell.
- Hiki i ka hypoxia lōʻihi ke hana i ka hōʻino paʻa ʻole, me ka hoʻōla ʻole ʻia ʻana ma hope o ka hoʻihoʻi ʻia ʻana o ka lako o ka oxygen.

ʻO ka oxygen keu (supersaturation) kekahi e hōʻike ana i nā pilikia:
- Hiki iā ia ke hoʻoulu i ke kaumaha oxidative a me ka hoʻokumu ʻia ʻana o nā reactive oxygen species (ROS), ka mea e hōʻino ai i nā membrane cell a me nā biomolecules.
- ʻO ka hoʻonui nui ʻana o ka ea a me ka hoʻoluliluli ʻana e hoʻonui i ka hoʻohana ʻana i ka ikehu a me nā kumukūʻai hana, e alakaʻi ana i ka hoʻonele waiwai pono ʻole.

4. Ma ke ʻano he Palena Koʻikoʻi no ka Nānā ʻana i ka Manawa Maoli a me ka Manaʻo Hoʻihoʻi

He ʻano manawa maoli, hoʻomau, a piha hoʻi ka DO e hōʻike ana i nā kūlana kūloko o ka ʻōnaehana fermentation. Hiki i nā loli i nā pae DO ke hōʻike maʻalahi i nā kūlana physiological a me nā hana like ʻole:
- Hoʻonui ka ulu wikiwiki ʻana o nā pūnaewele i ka hoʻohana ʻana i ka oxygen, e hoʻemi ana i nā pae DO.
- Hoʻolohi ka hoʻopau ʻana a i ʻole ke kāohi ʻana o ka substrate i ka metabolism, e hōʻemi ana i ka hoʻohana ʻana i ka oxygen a e hoʻonui ai i nā pae DO.
- Hoʻololi ka haumia e nā microorganism haole i ke ʻano hoʻohana oxygen, e alakaʻi ana i nā loli DO maʻamau ʻole a lawelawe ʻia ma ke ʻano he hōʻailona makaʻala mua.
- ʻO nā hana hewa o nā lako, e like me ka hāʻule ʻana o ka stirrer, ka poloka ʻana o ka paipu ea, a i ʻole ka haumia ʻana o ke kānana, hiki ke hopena i ka hana DO kūpono ʻole.

Ma ka hoʻohui ʻana i ka nānā ʻana o DO manawa maoli i loko o kahi ʻōnaehana hoʻokele manaʻo automated, hiki ke hoʻokō ʻia ka hoʻoponopono pololei ʻana o nā pae DO ma o nā hoʻoponopono ikaika o nā palena aʻe:
- Ka wikiwiki o ka hoʻoulu ʻana: ʻO ka hoʻonui ʻana i ka wikiwiki e hoʻonui i ka pilina kinoea-wai ma ka uhaki ʻana i nā pehu, a laila e hoʻomaikaʻi ai i ka pono o ka hoʻoili oxygen. ʻO kēia ke ʻano i hoʻohana pinepine ʻia a kūpono hoʻi.
- Ka nui o ka hoʻokuʻu ʻana o ka ea: Ke hoʻoponopono nei i ka nui o ke kahe a i ʻole ka haku mele ʻana o ke kinoea komo (e laʻa, ka hoʻonui ʻana i ka hapa o ka ea a i ʻole ka oxygen maʻemaʻe).
- Kaomi o ka pahu: ʻO ka hoʻokiʻekiʻe ʻana i ke kaomi e hoʻonui ai i ke kaomi hapa o ka oxygen, no laila e hoʻonui ai i ka solubility.
- Mahana: ʻO ka hoʻohaʻahaʻa ʻana i ka mahana e hoʻonui ai i ka solubility oxygen i loko o ka medium culture.

Nā ʻōlelo aʻoaʻo huahana a BOQU no ka nānā ʻana ma ka pūnaewele i ka fermentation biological: