Nghiên cứu dựa trên quá trình lên men song song
Giảm chi phí trong khi phát triển các quy trình sinh học hiệu quả nhanh nhất có thể là một nhiệm vụ khó khăn. Các sàng lọc chuyên sâu, bao gồm một số lượng lớn các thí nghiệm khác nhau liên quan đến các chủng, thành phần môi trường và điều kiện quy trình, phải được tiến hành để tạo ra năng suất cao và nồng độ sản phẩm. Lên men thông lượng cao ở quy mô microlit là phương pháp được lựa chọn, vì nó tạo ra đầu ra dữ liệu cao trong khi cắt giảm chi phí do tiết kiệm thời gian và nhân công, tự động hóa và đầu vào vật liệu thấp. Hệ thống nuôi cấy vi sinh BioLector XT là một công cụ mạnh mẽ để kiểm soát toàn bộ quy trình ở quy mô microlit.
Khám phá một số ứng dụng:
- Lên men kỵ khí
- Phát triển quy trình sinh học
- Sàng lọc bản sao
- Tối ưu hóa môi ttrường nuôi cấy
- Sinh học tổng hợp
Lên men kỵ khí
Hệ thống nuôi cấy vi sinh BioLector XT phù hợp với xu hướng phát triển quy trình sinh học. Nó có thể chạy tới 48 lần nuôi cấy song song, trong khi đo tới sáu thông số cùng một lúc, bao gồm sinh khối, độ pH, oxy hòa tan và huỳnh quang. Nắp cấp khí kín ngăn đĩa vi mô không tiếp xúc với môi trường, để thiết bị vi sinh có thể được đặt trong điều kiện phòng thí nghiệm thông thường mà không ảnh hưởng đến việc duy trì môi trường kỵ khí. Khả năng tương thích với mô-đun vi lưu cũng cho phép các quá trình nuôi cấy kỵ khí theo mẻ và điều chỉnh pH.
Đối với các sinh vật ưa khí, việc sử dụng Mô-đun điều chỉnh giảm O2 được khuyến nghị để đạt được các điều kiện khí quyển xác định có hàm lượng oxy từ 1% đến 21%.
Do đó, thiết bị BioLector XT là một công cụ có giá trị để sàng lọc các chủng kỵ khí hoặc vi hiếu khí, chẳng hạn như trong nghiên cứu vi sinh vật hoặc thực phẩm & đồ uống.
Phát triển quy trình sinh học
Các phương pháp sàng lọc và phát triển quy trình truyền thống thường có những hạn chế. Bao gồm khả năng mở rộng kém, thông lượng thấp và lượng thông tin tham số quy trình sinh học nhỏ.
Hệ thống nuôi cấy vi sinh BioLector XT là một công cụ tiên tiến giải quyết tất cả các vấn đề này. Với hình dạng đĩa vi mô FlowerPlate và khả năng lắc của nó có thể đạt được phạm vi rộng về tốc độ truyền oxy được xác định, tạo điều kiện cho khả năng mở rộng quy mô lên quy mô thử nghiệm.
Trong khi các máy lên men để bàn khác có thể tạo ra một lượng lớn thông tin về quá trình sinh học, thì năng suất lại bị hạn chế. Sử dụng các phương pháp như thí nghiệm bình phản ứng có thể tăng số lần nuôi cấy đồng thời, tuy nhiên, sẽ thu được ít thông tin về quá trình do thiếu công nghệ cảm biến. Việc nuôi cấy cũng phải tạm dừng để lấy mẫu, điều này có thể ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình truyền khí và hiệu suất nuôi cấy.
Các BioLector XT có thể chạy tới 48 lần nuôi cấy song song, trong khi đo tới sáu thông số cùng lúc, bao gồm sinh khối, độ pH, oxy hòa tan và huỳnh quang, chẳng hạn như protein hoặc thuốc nhuộm. Trong khi đo, đĩa tiếp tục lắc, để tránh bất kỳ sự tạm dừng nào trong quá trình truyền khí. Thời gian giữa các lần đo rất ngắn trong phạm vi vài phút, cho phép quan sát các điểm uốn nhỏ trong cấu hình sinh khối, có thể chỉ ra những thay đổi về trao đổi chất.
Sàng lọc bản sao
Việc sàng lọc các bản sao từ các thư viện lớn thường rất tẻ nhạt và phụ thuộc vào các yếu tố ngẫu nhiên ít nhất là ở một mức độ nhất định. Do đó, càng có nhiều bản sao có thể được sàng lọc, thì cơ hội tìm ra tối ưu hóa mong muốn của bạn càng cao. Tuy nhiên, các phương pháp sàng lọc truyền thống có thể thiếu thông lượng hoặc lượng dữ liệu đủ tốt để các bản sao có lợi vẫn không bị phát hiện hoặc lý do cho một số cải tiến nhất định vẫn chưa được biết
BioLector XT giải quyết vấn đề này bằng cách cho phép thực hiện sàng lọc dòng vô tính thông lượng cao cũng như phát hiện thông tin chuyển hóa có liên quan, bao gồm sinh khối, giá trị pH, oxy hòa tan và huỳnh quang. Mức thông lượng và thu thập dữ liệu của microbioreactor tạo điều kiện sàng lọc dòng vô tính nhanh chóng trong các điều kiện có liên quan và hiểu biết sâu sắc về lý do cho một số bước tối ưu hóa, mở đường cho việc phát triển các chủng một cách kịp thời và đáng tin cậy.
Tối ưu hóa môi trường nuôi cấy
Khi áp dụng các phương pháp thông thường để tối ưu hóa môi trường nuôi cấy, các phép đo chỉ được thực hiện sau mỗi vài giờ vì quy trình bị giới hạn bởi việc lấy mẫu. Bản chất của phương pháp này là nguy cơ bỏ sót những thay đổi nhỏ trong, ví dụ, tín hiệu sinh khối hoặc DO, điều này có thể dẫn đến kết luận sai hoặc thiếu dựa trên một số ít dữ liệu được thu thập. Tuy nhiên, BioLector XT đo các thông số nuôi cấy trực tuyến, phần lớn làm mất đi nhu cầu lấy mẫu và tăng mật độ dữ liệu. Do bản chất thông lượng cao của thiết bị, nó phù hợp với thiết kế thí nghiệm (DoE). Không chỉ có thể kiểm tra riêng lẻ nhiều thành phần dinh dưỡng mà còn có thể theo dõi tương tác của chúng để tối ưu hóa môi trường hiệu quả nhất và tiết kiệm chi phí nhất.
Sinh học tổng hợp
Một ứng dụng quan trọng của sinh học tổng hợp là thiết kế các hướng chuyển hóa mới trong hệ thống biểu hiện vi khuẩn hướng tới các sản phẩm sáng tạo, chẳng hạn như nhiên liệu sinh học và các khối xây dựng hóa học mới. Các quy trình sinh học hiện đại này sử dụng nguyên liệu tái tạo làm chất nền và đang tạo ra một ngành công nghiệp bền vững mới, được gọi là “bioeconomy”
Công nghệ BioLector có thể được áp dụng trong lĩnh vực này để nghiên cứu hành vi sinh lý của các loại vi khuẩn tổng hợp. Bằng cách thay đổi các quá trình trao đổi chất, hành vi tăng trưởng và quá trình axit hóa của vi sinh vật cũng có thể bị ảnh hưởng, điều này phải được nghiên cứu chi tiết trước khi thiết kế một quy trình sinh học mới. Công nghệ vi sinh xử lý tất cả các loại vi khuẩn mới này trong các điều kiện nuôi cấy hoặc môi trường khác nhau theo cách thông lượng cao, với các thông số quy trình được giám sát trực tuyến.
Các nhà sản xuất được tạo ra có thể dễ dàng được đặc trưng hóa và so sánh theo tỷ lệ tăng trưởng cụ thể, tỷ lệ axit hóa, tiêu thụ oxy hoặc theo tỷ lệ hình thành sản phẩm. Ngoài ra, bằng cách sử dụng protein huỳnh quang (ví dụ GFP) làm chất báo cáo, hệ thống nuôi cấy vi sinh BioLector XT thường được sử dụng để đặc trưng hóa cơ bản các chất xúc tiến mới hoặc thậm chí toàn bộ thư viện chất xúc tiến tổng hợp.
Nguồn: https://www.beckman.com/microbioreactor/biolector-xt/research-areas
Minh Khang là nhà phân phối và nhập khẩu trực tiếp các Thiết bị nuôi cấy vi sinh hãng Beckman Coulter.
EN