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Les protéines dissoutes passeront-elles à travers un filtre de 0,2 micron ?

Les protéines dissoutes passeront-elles à travers un filtre de 0,2 micron ?


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Étant donné qu'il peut y avoir des exceptions, pouvez-vous généralement vous attendre à ce que les protéines passent à travers ?


De nombreuses protéines passeront à travers un filtre de 0,2 micron. Si les protéines s'agrègent ou si elles collent au matériau filtrant parce qu'il est chargé, il se peut qu'elles ne le soient pas.

Sauf ce qui précède, un filtre de 0,2 micron permettra aux protéines jusqu'à 200 kd de passer à travers. Certaines protéines sont plus grosses.

Montage avec du matériel source.

Belle présentation sur la taille des pores et les membranes ici

Graphique de cette présentation :


Définition d'une taille de pores et filtrage stérile 0,2 micron contre 0,22 micron. Quelle est la différence?

Si vous deviez passer un peu de temps à parcourir la sélection de filtres à membrane à disques de Sterlitech, une chose dont nous sommes très fiers pourrait vous sauter dessus : nous avons beaucoup de tailles de pores. Tellement que vous pourriez vous demander s'il est un peu excessif que nous ayons des tailles de pores de 0,2 et 0,22 micron. Après tout, les deux sont utilisés pour stériliser le liquide qui les traverse. La petite différence de 0,02 micron peut-elle vraiment changer autant les caractéristiques de performance d'un filtre ?

Pour répondre à cette question, il faut d'abord s'intéresser à l'une des méthodes utilisées pour tester les performances d'un filtre : le test du point de bulle1. Les tests standard pour vérifier la taille des pores indiquée d'un filtre impliquent généralement un test de point de bulle. Ce test pousse l'air sous pression à travers une membrane immergée (soit dans de l'eau ou de l'alcool) jusqu'au point où les bulles d'air commencent à traverser la membrane filtrante2. Le ou les pores les plus gros de la membrane bouillonneront en premier, et la pression d'air requise pour pousser les bulles à travers ces pores peut être mathématiquement corrélée à la taille des pores. La nature irrégulière et enchevêtrée des pores de la plupart des filtres à membrane rend impossible la mesure directe de la taille d'un pore individuel. Le test du point de bulle est donc utilisé pour déterminer la plus petite particule que le filtre peut tamiser d'un fluide.

En d'autres termes, la taille des pores indiquée du filtre n'est pas littéralement la taille des pores. C'est une évaluation de ce qui ne peut pas les traverser. Evidemment, lors de la stérilisation de solutions, le but est d'éliminer physiquement les bactéries en suspension dans la solution. Avant que les filtres de 0,2 et 0,22 micron ne deviennent la norme, on pensait que les filtres avec une cote absolue de 0,45 micron étaient suffisants pour filtrer même les plus petites bactéries. Cependant, la découverte de Brevundimonas diminuta, a montré qu'il existait encore des bactéries capables de passer à travers un filtre de 0,45 micron en grande quantité. Après la découverte, les chercheurs et les laboratoires se sont affrontés pour créer la nouvelle norme de filtration, définissant arbitrairement leurs filtres comme ayant une taille de pores de 0,2 ou 0,22 micron, soit environ la moitié de la taille de l'ancienne norme.

Cela signifie qu'aux fins de la stérilisation, les filtres de 0,2 micron et de 0,22 micron sont indiscernables. Leurs performances sont les mêmes, seule la différence étant la désignation de leur indice de taille de pores. La véritable mesure de la capacité du filtre à stériliser le fluide est de réussir le test décrit dans la norme ASTM F838-05, Standard Test Method for Determining Bacterial Retention of Membrane Filters Utilized for Liquid Filtration. Fondamentalement, si le filtre peut retenir un minimum de 1 x 107 unités formant colonie (ufc) par cm2 d'une bactérie d'épreuve (généralement B.diminuta5), alors le filtre peut être utilisé pour la stérilisation.

Même avec la contraction de la taille de pores standard pour la stérilisation, il s'avère que la simple sélection de la taille n'est pas une méthode suffisante pour contenir complètement toutes les particules. Jornitz6 et al. ont montré que les effets d'adsorption modifient également la manière dont différents médias filtrants capturent différentes particules. Des influences telles que le pH, la pression, la charge bactérienne et le milieu liquide lui-même influencent la taille des bactéries. Cependant, tant que les filtres peuvent capturer le nombre requis de bactéries d'épreuve par centimètre carré de membrane, alors il s'agit d'un filtre stérilisant valable - quelle que soit la taille de pores indiquée. Sterlitech Corporation est à la fois un fabricant et un revendeur de différents filtres à membrane, vous verrez donc 0,2 micron et 0,22 micron dans nos offres de filtres, mais pour le filtrage stérile, les deux conviennent sur la base des informations ci-dessus.


Question idiote : le DMSO est-il stérile par lui-même, pour l'ajouter aux cellules ? - Une bouteille de stock de laboratoire pourrait-elle être utilisée ? (22 août 2005 )

Je me demande juste, pourrais-je utiliser dans le but de congeler les cellules DMSO, qui se trouve sur la coque du laboratoire, ou devrais-je acheter une nouvelle bouteille et l'utiliser uniquement pour la culture cellulaire, ou je pourrais stériliser le DMSO ?

Je ne pense pas qu'il y ait beaucoup de choses qui pourraient pousser dans le DMSO, cependant, par mesure de sécurité, vous devriez acheter une bouteille juste pour la culture cellulaire. Sinon, vous pouvez le stériliser par filtration avec un filtre de 0,2 micron, mais il est assez épais et peut donc demander un peu d'effort.

Je ne pense pas qu'il y ait beaucoup de choses qui pourraient pousser dans le DMSO, cependant, par mesure de sécurité, vous devriez acheter une bouteille juste pour la culture cellulaire. Sinon, vous pouvez le stériliser par filtration avec un filtre de 0,2 micron, mais il est assez épais et peut donc demander un peu d'effort.

Quand j'étais inexpérimenté, l'une de mes erreurs a été de filtrer et de stériliser le DMSO sans le diluer. À ma grande horreur, le filtre s'est dissous. Donc, ce que je fais maintenant, c'est diluer le DMSO (pour une utilisation courante en laboratoire, ça devrait être OK) dans mon milieu de culture pour obtenir la concentration finale, puis filtrer et stériliser le mélange. Juste quelques conseils au cas où vous auriez prévu de le filtrer directement.

je viens de stériliser le DMSO à 121 & 8451 pendant 30 minutes

Pour la stérilisation par filtre du DMSO, l'utilisation de filtres à membrane en nylon (0,2 u) est recommandée, ils sont sans danger pour le DMSO.

Nous filtrons normalement de manière stérile le « milieu de congélation » contenant du DMSO. Ceci est fait en utilisant un filtre de 0,2 Um - "STERIFLIP"

Je pense qu'il est bon de filtrer car, une fois, j'ai trouvé quelque chose qui flottait dans le milieu de congélation lorsque j'ai essayé de l'utiliser comme tel. Ensuite, j'ai vérifié le DMSO - il y avait des particules flottantes - comme dans FBS!

Jusqu'à présent, je n'ai jamais entendu parler d'un organisme poussant dans du DMSO pur.

Vous n'avez pas besoin de stériliser le DMSO et je ne filtrerais pas le solvant pur. Mais vous devez filtrer la solution médium/DMSO.

Le seul problème avec le DMSO que j'ai jamais eu est qu'une vieille bouteille a été 'oxydée' par l'oxygène de l'air. Ensuite, vous avez des problèmes avec le pH. Vérifiez donc toujours le pH de votre milieu (couleur de l'indicateur).


Fonction d'un filtre micron

Des filtres pour l'administration de médicaments par voie intraveineuse (IV) sont utilisés pour éliminer les contaminants des produits intraveineux. Cette filtration est destinée à protéger le patient recevant le médicament en filtrant les particules, les bactéries et les embolies aériennes, protégeant le patient de la phlébite due aux particules ou des infections dues aux bactéries.

Les filtres sont utilisés avec l'administration intraveineuse de nombreux médicaments. Ces filtres peuvent être contenus dans une ligne IV (filtre en ligne) et sont disponibles dans une variété de tailles. Un filtre de 5 microns élimine les grosses particules qui peuvent avoir été introduites lors de la préparation du produit, telles que les particules de verre des ampoules en verre. Le filtre de 0,22 micron est l'un des plus petits utilisés dans les soins aux patients et élimine les bactéries. Il n'existe actuellement aucun filtre qui supprime les virus.

Tous les médicaments intraveineux ne doivent pas être administrés à travers un filtre, et d'autres peuvent nécessiter des filtres d'une taille spécifique. Les molécules de certains médicaments peuvent être trop grosses pour passer à travers un filtre, ou peuvent autrement se lier au filtre et être éliminées. Ainsi, il est important de consulter les politiques de votre établissement pour plus de détails sur les médicaments nécessitant un filtre pour l'administration parentérale.


Procédure

Utilisation de MWGF200 pour la chromatographie de filtration sur gel

    Tampon et résine – Il est recommandé d'utiliser du Tris-HCl 50 mM, pH 7,5, avec du KCl 100 mM comme tampon d'équilibrage avec une colonne Sephacryl ® S-200-HR (numéro de catalogue S200HR) de 90 cm x 1,6 cm à 2– 8°C. Pour plus d'informations sur la préparation de la résine, le remplissage de la colonne et l'équilibrage, contactez le service technique.

1,0 dans la fraction de pic. Du glycérol est ajouté pour augmenter la densité de la solution, mais son utilisation est facultative.

Le volume d'échantillon recommandé est inférieur à 2 % du volume total du lit de gel. Appliquer soigneusement l'échantillon de dextrane bleu sur la colonne (éviter de perturber la surface du lit de gel) pour déterminer Vo et pour vérifier le garnissage de la colonne. Immédiatement après l'application de l'échantillon, commencez à collecter des fractions de 0,5 à 1,5 % du volume total du lit de gel. Le débit doit être

7 % du volume de la colonne par heure. L'inclinaison de la bande bleue de dextrane représente une faille dans la colonne, bien qu'une certaine traînée soit normale. Le pic de tête indique le volume de vide. Déterminer par spectrophotométrie le volume d'élution du bleu dextran (Vo pour la colonne) à 280 nm ou 610 nm en mesurant le volume d'effluent collecté depuis le point d'application de l'échantillon jusqu'au centre du pic d'effluent.

Remarques: Le mélange de bleu dextran avec des standards de kit ou des échantillons de protéines n'est pas recommandé car de nombreuses protéines se lient au bleu dextran.

Préparez des standards de protéines et du bleu dextran frais. 3 Parfois, des protéines agrégées peuvent apparaître au niveau du volume vide.

Les protéines suivantes peuvent être mélangées et traitées ensemble sur les colonnes :
Cytochrome c et -amylase
Anhydrase carbonique et alcool déshydrogénase

Appliquer des standards de protéines à la colonne en utilisant le même volume d'échantillon et le même débit que ceux utilisés pour l'échantillon de dextrane bleu. L'élution des protéines étalons peut être suivie de lectures d'absorbance à 280 nm. Déterminer le Ve pour les étalons protéiques en mesurant le volume d'effluent collecté depuis le point d'application de l'échantillon jusqu'au centre du pic d'effluent.


Pourquoi une taille de pores de 0,22 micron est-elle considérée comme suffisamment étroite pour rendre stériles les solutions qui y sont filtrées ?

Je travaille dans une biochimie. laboratoire et nous utilisons des filtres de 0,22 micron pour stériliser les solutions protéiques, garantissant peu ou pas de croissance microbienne pendant le stockage ou une utilisation prolongée. Pourquoi cette taille est-elle standard ? De plus, j'ai entendu dire que les filtres de 0,45 micron offraient en fait plus d'élimination des microbes en raison des pressions plus faibles à travers le filtre, ce qui empêche les microbes d'être forcés à travers les pores. Y a-t-il du vrai là-dedans ?

Il existe de nombreux articles savants qui déclarent que ni l'un ni l'autre ne fournit une stérilité complète dans le filtrage. Cela dépend uniquement du degré de stérilité que vous recherchez et des micro-organismes présents dans les solutions à attraper.

Les deux sont suffisants pour filtrer la plupart des microbes que vous rencontrerez probablement dans un laboratoire. .22 micron capturera plus juste en fonction de la taille des pores. Je ne pense pas qu'il y ait de vérité à .45 offrant une meilleure stérilité. Les filtres sont conçus pour empêcher les microbes d'être forcés par la simple pression. De plus, certains organismes (comme les mycoplasmes) ont un diamètre compris entre 0,45 et 0,22 micron. Je dis que des filtres de 0,45 micron sont utilisés car ils se bouchent moins facilement et sont simplement plus faciles à faire passer s'ils sont utilisés sur une seringue.

Aucune méthode ne peut garantir une stérilité à 100 %. L'autoclavage est l'un des meilleurs, mais puisque vous travaillez avec des protéines, cette méthode n'est pas envisageable.


Bibliothèque de ressources de filtration

La filtration est effectuée pour réaliser l'une des deux choses suivantes : clarifier et/ou stériliser votre filtrat, ou analyser le rétentat laissé sur la membrane. Bien qu'il existe plusieurs applications différentes qui relèvent de l'une ou l'autre option, nos produits sont conçus pour prendre en charge efficacement l'ensemble de votre processus de filtration et vous assurer d'obtenir les résultats les plus précis.

Les produits de filtration de laboratoire se présentent sous de nombreux formats et avec des propriétés variables et pourtant, les bases de la filtration et de nombreuses propriétés des filtres ne changent pas. Nous avons compilé ces ressources pour vous aider à sélectionner et à utiliser nos produits. Veuillez contacter nos services d'assistance ou votre représentant commercial local pour toute assistance supplémentaire dont vous pourriez avoir besoin.


Filtre Stérilisation

La demande d'air comprimé stérile augmente avec l'adoption de technologies de pointe qui étaient inconnues il y a quelques années. La sélection d'un filtre de stérilisation pour un système d'air comprimé peut être une tâche difficile. La production de protéines, de vaccins, d'anticorps, d'hormones, de vitamines et d'enzymes implique des procédés de haute technologie qui nécessitent un approvisionnement aseptique et stérile de gaz ou de liquides tout au long du cycle de fabrication. La production et l'emballage de nombreux produits laitiers et alimentaires tels que la bière, le yaourt, la crème et le fromage utilisent de l'air comprimé ou du dioxyde de carbone. La nature de ces produits les rend sensibles à la contamination par des micro-organismes contenus dans l'air ou le gaz comprimé.

Tout produit pouvant être contaminé par des bactéries en suspension dans l'air doit être protégé. Dans le cas des aliments et des produits chimiques produits par fermentation, les bactéries provoqueraient de graves défauts et le rejet du produit.

Dans les industries de la fermentation et pharmaceutiques, l'air comprimé et d'autres gaz sont utilisés à chaque étape du processus de production, du raffinage de la matière première à la fabrication et à l'emballage. L'air comprimé peut être utilisé comme source d'énergie dans un processus ou comme aide biomédicale. Les moteurs pneumatiques sont utilisés pour le mélange sans explosion de poudres, d'instruments et de cylindres pour le dosage de matériaux.

L'air de traitement peut être utilisé pour l'aération des liquides, la fermentation des graines et les applications de laboratoire. Le mélange d'air dans les produits chimiques préparatoires ou le produit final signifie qu'ils doivent être aussi propres et stériles que le matériau qu'ils servent, de sorte qu'il n'y ait aucun risque d'encrassement par des solides, des liquides ou des micro-organismes.

Les micro-organismes sont extrêmement petits et comprennent des bactéries, des virus, des levures, des spores de champignons et des bactériophages. Les bactéries peuvent être de 0,2 micron à 4 microns, les virus de moins de 0,3 micron et les bactériophages jusqu'à 0,04 micron. Les filtres qui doivent faire face à ces organismes doivent avoir une performance plutôt meilleure que ces dimensions. La présence de ces organismes vivants peut être un sérieux problème dans les industries de transformation, car ils sont capables de se multiplier dans les bonnes conditions.

Lors de la sélection des filtres de stérilisation à air comprimé, les conditions suivantes doivent être remplies :

Le filtre ne doit permettre la pénétration d'aucun type de micro-organisme susceptible de provoquer une contamination.

Il doit pouvoir fonctionner de manière fiable pendant de longues périodes.

Les matériaux de construction doivent être inertes afin de ne pas favoriser la croissance biologique.

Il doit être facile à installer et à entretenir.

Il doit pouvoir être testé pour son intégrité.

Il doit pouvoir être stérilisé à la vapeur à plusieurs reprises.

Le filtre doit être aussi petit que possible compatible avec l'efficacité afin de réduire les problèmes d'installation.

Les filtres de stérilisation à air modernes utilisent des microfibres plissées de borosilicate hydrophobe sans liant qui ont une efficacité supérieure à 99,9999% à 0,01 micron et restent en service jusqu'à 12 mois. L'élément a été construit à l'aide d'un amalgame de médias filtrants (figure 1). Le diamètre moyen de la fibre est d'environ 0,5 micron. L'air pollué heurte la couche externe de milieu relativement grossier (2 microns). Cela emprisonne les particules de saleté avant qu'elles n'atteignent la microfibre. Le borosilicate recueille les particules jusqu'à 0,01 micron. Tous les aérosols présents sont ici convertis en liquide. Lors de l'élimination des micro-organismes, trois mécanismes principaux sont présents : l'interception directe, l'impaction inertielle et le mouvement brownien. La deuxième couche de médium de 2 microns est conçue pour maintenir la microfibre en place. Ces deux milieux combinés retiennent les particules solides. Dans un courant d'air sec, ils retiendront les bactéries. Tant que les bactéries n'ont aucun moyen de se multiplier dans le milieu, elles peuvent être retenues. Un média filtrant contenant un matériau liant qui pourrait agir comme un nutriment serait inapproprié. La construction complète est visible sur la figure 2 .

FIGURE 1 . Média en microfibre sans liant. (ultrafiltre)

FIGURE 2 . Construction d'un élément filtrant en borosilicate. (Zander)

Les filtres à cartouche à membrane sont extrêmement flexibles et présentent une résistance élevée à la traction. La construction de la cartouche basée sur une combinaison multicouche de médias filtrants supporte un maillage d'irrigation. Les polymères de nylon et de polypropylène qui étaient auparavant utilisés dans des grades plus grossiers sont maintenant utilisés comme filtres à membrane. Des couches de membrane microporeuse en nylon et de préfiltre en polypropylène sont plissées ensemble et soutenues par un noyau interne. Les embouts sont scellés par fusion en polypropylène. La membrane est en nylon fin ayant une taille de pores contrôlée. Sa construction garantit qu'il ne peut pas libérer de fibres en aval, il peut être autoclavé à plusieurs reprises.

Filtre à fibres creuses

Les fibres creuses ont été développées à l'origine pour la dialyse et sont maintenant adaptées pour l'air comprimé. Le filtre est agencé avec un plus petit écart de tailles de trous, mais avec un plus grand nombre de membranes. Cela donne une plus grande capacité de rétention. En raison d'une distribution de pores plus étroite que les filtres à membrane conventionnels, le nombre de pores par unité de surface de filtre est plus important, ce qui prolonge la durée de vie. Une distribution plus étroite des pores signifie que la plus grande taille des pores est considérablement réduite. Un filtre à membrane conventionnel a une taille de pores d'au moins 0,3 micron plus grande qu'un filtre à fibres creuses.

Le développement d'un élément filtrant à membrane avec une taille de pores nominale de 0,1 micron et une distribution de pores réduite signifie la différence entre la rétention des virus et des bactéries. La construction du filtre à fibres creuses signifie qu'il est économique de fabriquer des éléments plus petits pour une utilisation en laboratoire.

Logements

Les cartouches filtrantes stériles doivent être montées dans un boîtier de maintien de la pression. La méthode de scellement se fait par des joints toriques simples ou doubles qui permettent le scellement et le mouvement pendant la stérilisation à la vapeur ou le chargement par choc sans rompre le sceau. Les boîtiers de filtre de stérilisation à air comprimé doivent être conçus pour protéger la cartouche filtrante des contraintes. Les boîtiers en acier inoxydable sont le choix habituel du matériau, ils doivent être polis électrolytiquement à l'intérieur et à l'extérieur, et n'ont pas de rainures ou de coins dans lesquels les micro-organismes peuvent s'accumuler. Ils doivent intégrer une évacuation automatique des condensats. Par souci d'économie, les filtres stériles peuvent être constitués de boîtiers en acier galvanisé avec des pièces en acier inoxydable en contact avec l'air comprimé ou avec un revêtement résistant à la corrosion. Des boîtiers en aluminium avec protection enduite de poudre sont également disponibles.

Sélection de filtre

Les filtres sont dimensionnés en fonction des informations sur le débit par rapport à la perte de charge fournies par le fabricant. Un filtre stérile a une chute de pression initiale d'environ 0,1 bar bien que la cote puisse être réduite si nécessaire pour répondre aux exigences du processus. Une chute de pression d'environ 0,2 bar indique une accumulation de saleté dans le filtre et il doit être remplacé. Un préfiltre doit normalement être incorporé dans le circuit pour réduire la charge sur le filtre stérile. Les préfiltres de type coalescent peuvent supporter une perte de charge importante mais il est normal de remplacer l'élément entre 0,3 et 0,6 bar.

Un ensemble de filtre complet pour produire de l'air stérile contiendra un certain nombre d'éléments séparés. Si l'alimentation stérile doit provenir d'un système plus grand avec une variété d'applications, un compresseur lubrifié à l'huile peut être la source d'air dans ce cas, un filtre à charbon actif devra être incorporé. Si tout l'air du processus doit être stérile, un compresseur sans huile est probablement le meilleur choix. Les figures 3 et 4 montrent quelques-uns des choix possibles.


Causes de contamination par les mycoplasmes

Les mycoplasmes pénètrent dans la culture cellulaire par diverses sources difficiles à retracer. Il s'agit notamment du personnel de laboratoire, du sérum, des milieux de culture cellulaire, des bains-marie, des incubateurs, etc. La contamination par l'homme représente la source la plus importante parmi celles mentionnées ci-dessus. Les contaminants peuvent se propager à travers les vêtements sales, les vêtements de laboratoire, la parole humaine à proximité du flux d'air laminaire, le cuir chevelu humain, les éternuements, la toux, etc. De plus, un afflux constant d'individus partout où les cultures cellulaires sont conservées augmentera le risque de contamination.

Les mycoplasmes peuvent se propager à partir de ces sources par contamination croisée et en raison de mauvaises techniques de laboratoire. Il s'agit notamment de réutiliser des pipettes pour plusieurs lignées cellulaires plutôt que d'utiliser des pipettes jetables ou de réutiliser des gants. Le sérum est également une source de contamination par les mycoplasmes. En raison de sa nature trouble, la contamination est difficile à détecter dans le sérum qui est le plus couramment utilisé pour chaque culture cellulaire. Réutiliser le même flacon de sérum encore et encore pour chaque sous-culture peut favoriser la croissance des mycoplasmes. Le sérum est riche en nutriments et constitue également la meilleure source de prolifération des mycoplasmes. De plus, il est ajouté au milieu après l'autoclavage, il n'y a donc aucune garantie que le sérum soit exempt de contamination.

Les aérosols générés (en parlant ou en pipetant) lors du travail dans le flux d'air laminaire sont également parmi les principales causes de contamination. Ces aérosols générés entreront dans le milieu de culture lors des processus de repiquage ou de l'air si la lignée cellulaire reste exposée plus longtemps. Les aérosols sont invisibles à l'œil nu et ne peuvent donc pas être détectés jusqu'à ce qu'ils entraînent une contamination.

Une autre source de problème est le milieu, utilisé pour le repiquage, qui est disponible sous forme liquide et en poudre. En raison d'une mauvaise manipulation ou de mauvaises techniques de laboratoire, les mycoplasmes peuvent se propager à travers cette forme de milieu en poudre. La filtration ne garantit pas une stérilisation complète car les mycoplasmes peuvent même s'échapper des filtres de 0,2 micron.

Figure 1 : Contamination ! Les milieux de culture tissulaire ont souvent des indicateurs inclus dans le milieu qui jaunissent à cause d'un pH abaissé en raison d'une contamination microbienne. Photo de Kaustubh Kishor Jadhav.

Les mycoplasmes peuvent rester à l'état sec plus longtemps. Lorsqu'ils entrent en contact avec une source de nutriments, ils commencent à proliférer rapidement. Une fois présents dans l'environnement du laboratoire, ils sont difficiles à éradiquer. Vous pouvez supprimer la croissance du mycoplasme mais ne pouvez pas l'éradiquer complètement. Lorsque des mycoplasmes sont observés dans la culture, c'est une bonne option de jeter les flacons (sauf si la source de culture est irremplaçable ou très chère).


Perspectives d'ingénierie en biotechnologie

2.46.4.8 Réaction et filtration membranaire

La combinaison d'un bioréacteur avec un système de filtration membranaire peut servir à différentes fins de recyclage de masse dans le bioréacteur ou de récupération de produit à partir du bioréacteur. 3 Une large gamme de membranes de microfiltration pour le recyclage de cellules biologiques et de membranes d'ultrafiltration pour le recyclage de composés de masse moléculaire élevée tels que les enzymes ou les grandes coenzymes est disponible. Les membranes peuvent avoir une structure symétrique ou asymétrique et peuvent ainsi avoir une double fonction d'immobilisation du biocatalyseur et de séparation de produit ou purement une fonction de récupération de produit. Dans le premier cas, où la membrane sert de support de biocatalyseur et d'unité de séparation, le biocatalyseur peut être immobilisé à l'intérieur de la membrane poreuse ou à la surface de la membrane par différentes méthodes telles que la fixation covalente, les interactions ioniques, l'adsorption, le piégeage, la formation de gel ou -mise en relation. Une variété de géométries différentes telles que des structures en tôle plate, en spirale et tubulaires sont disponibles pour les membranes, qui peuvent ensuite être assemblées dans les modules et unités de membranes appropriés pour des couplages standardisés aux lignes d'alimentation, de rétentat et de perméat.

Le concept du DME a été développé et appliqué avec succès par Kula et Wandrey 37 et d'autres. Les travaux classiques sur l'amination réductrice enzymatique de l'α-cétoisocaproate en l -leucine avec la l -leucine déshydrogénase et la régénération simultanée de cofacteur avec la formiate déshydrogénase dans un réacteur membranaire fonctionnant en continu 38 ont été les pionniers de ce mode d'intégration pour un grand nombre de bioprocédés industriels. La production enzymatique d'acides aminés dans des réacteurs membranaires avec régénération simultanée de -nicotinamide adénine dinucléotide (NADH) réduit a été développée à l'échelle industrielle 39 à Evonik en Allemagne. L'EMR a été appliqué avec succès dans de nombreuses productions de routine par d'autres industries (par exemple, Tanabe Seiyaku, Sepracor et Sigma-Aldrich), démontrant la pertinence industrielle de cette intégration de la réaction et de la filtration membranaire. 1 Les réacteurs membranaires ont l'avantage d'utiliser des composants solubles (enzymes, substrats et produits), qui peuvent être facilement renouvelés, par exemple, pour l'approvisionnement en substrat ou si plus d'enzymes sont nécessaires pour maintenir le taux de bioconversion constant en raison des effets de désactivation des enzymes. Par conséquent, une attention particulière doit être accordée à la préparation de l'enzyme afin que la stabilité opérationnelle de l'enzyme libre soit suffisamment bonne pour son utilisation dans le DME.

Les extensions du concept EMR classique incluent le réacteur enzymatique à membrane d'ultrafiltration chargée, où des membranes d'ultrafiltration chargées négativement sont utilisées pour retenir le cofacteur natif dans le réacteur, ou l'utilisation de membranes de nanofiltration. Pour la bioconversion de substrats peu solubles, un réacteur à membrane à émulsion constitué d'une chambre séparée avec une membrane d'ultrafiltration hydrophile pour l'émulsification, une boucle EMR avec un module d'ultrafiltration normal et une pompe de circulation peuvent être utilisés. 1

D'autres exemples comprennent des intermédiaires énantiomériquement purs, des médicaments anticancéreux, des vitamines, des composés anti-inflammatoires, des cyclodextrines et des antibiotiques. 40


Voir la vidéo: Luurangon unelma (Février 2023).