Масштабирование процесса микробиологического синтеза рекомбинантных белков : на примере получения рекомбинантного человеческого α2-интерферона

• Автор: Казеев, Илья Владимирович
• Шифр специальности: 05.17.08, 03.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 150 с. : ил.

Введение

1. Литературный обзор.

1.1. Процесс культивирования микроорганизмов.

1.2. Микробиологическое производство белка а2интерферона

1.2.1. Пути развития и современное состояние производства

1.2.2. Фармакологические свойства

1.3. Моделирование кинетики процессов периодической ферментации, протекающих в биохимических реакторах

1.4. Массообмен в биореакторах с механическим перемешиванием и аэрацией.

1.5. Масштабирование биохимических реакторов.

1.6. моделирование гидродинамики биохимических реакторов

Постановка задачи.

2. Экспериментальные исследования.
2.1. Материалы и методы ,
2.1.1. Характеристика микроорганизмов
2.1.2. Аналитические методы измерения параметров культивирования
2.1.3. Эксперименты в колбах.
2.1.4. Культивирование в лабораторном ферментре x объмом литров
2.1.5. Исследование потребления компонентов питательной среды.
2.2. Результаты и их обсуждение
2.2.1 Эксперименты в колбах
2.2.2. Культивирование в лабораторном ферментре x
объмом литров.
2.2.3. Результаты аминокислотного анализа питательной среды
3. Анализ экспериментальных данных методами статистики и методика масштабирования .
3.1. Методика масштабного перехода и моделирования
3.2. Статистическая обработка полученных результатов
3.2.1. Расчет коэффициентов уравнения регрессии.
3.2.2. Дисперсия воспроизводимости процесса.
3.2.3. Определение значимости коэффициентов регрессии.
3.2.4. Проверка адекватности математической модели
3.2.5. Поверхность отклика
3.3. Определение дыхательного коэффициента с помощью газового массспектрометра i .
3.4. Расчт коэффициента массоиередачи i
3.5. Оценка оптимальных условий проведения процесса культивирования в и 0 литровом биохимических реакторах
3.6. Масштабирование с использованием коэффициента массопередачи по кислороду ЮЗ
3.7. Культивирование в аппарате объмом литров Ю
4. Математическое моделирование процессов гидродинамики в биохимическом реакторе и создание кинетической модели процесса. ИЗ
4.1. Моделирование гидродинамики процесса.
4.1.1. Моделирование гидродинамики исследуемых биохимических реакторов с использованием программного пакета
4.1.2. Результаты расчта уравнений модели
4.2. Разработка математической модели процесса культивирования.
Выводы по работе Библиорафический список
Введение


Важную роль в работе биореактора с механическим перемешиванием и аэрацией диспергированием воздуха или другого газа играет конструкция мешалки. Мешалки можно условно разделить на две группы быстроходные и тихоходные. К быстроходным мешалкам относятся пропеллерные, турбинные, лопастные и дисковые лопастные, которые, в основном, используются для глубинного культивирования микроорганизмов . Быстроходные мешалки с большой и средней циркуляционной производительностью используются в аппаратах с отражательными перегородками отбойниками. Наиболее широко используемой, простой и одновременно эффективной для процессов глубинного культивирования в биореакторах является турбинная мешалка с шестью прямыми лопастями, расположенными радиально. Внешний вид и основные размеры такой мешалки приведены на рис. Рис. Вопросам перемешивания жидких сред в биореакторах посвящено большое количество публикаций. Большое внимание уделяется вопросам усовершенствования данного процесса. Так в работе был предложен оригинальный регулятор скорости вращения мешалок выполнен расчт и осуществлено оптимальное размещение лопастей мешалки на оси в порядке уменьшения их диаметра снизу вверх. Рекомендовано увеличивать мощность двухъярусной мешалки в 2 раза по сравнению с одноярусными . Отмечена обязательная необходимость учета гидродинамики перемешивания при исследовании процессов роста в развитии микроорганизмов, в особенности при крупномасштабных процессах . Технологическое оформление процессов промышленной биотехнологии в значительной мерс определяется отношением микроорганизмапродуцента к кислороду. При использовании аэробных культур ферментационное оборудование и нормы технологического режима подбираются таким образом, чтобы массообмен при переносе кислорода из газовой в жидкую фазу обеспечивал поступление кислорода к клеткам в количествах, необходимых и оптимальных для данной культуры в данной фазе роста . Роль питательных веществ состоит не только в том, что они обеспечивают организмы необходимыми для жизнедеятельности элементами. АТР основной носитель
биологически используемой энергии аденозин5трифосфат. Существующие в природе источники энергии весьма разнообразны, однако, каждый микроорганизм может использовать лишь какието определнные из этих соединений. Часто среда представляет собой многофазную систему, состоящую из жидкой фазы и диспергированных в ней пузырьков газа или из двух несмешивающихся жидких фаз, а иногда из одной газовой и двух жидких фаз. К особенностям культуральной среды следует отнести наличие в ней минеральных солей, поверхностноактивных веществ и продуктов метаболизма . Обычно допускают, что, за исключением одного компонента, все составляющие среды присутствуют в таких высоких концентрациях, что их изменения практически не отражаются на общих скоростях процессов. Таким образом, один компонент среды становится питательным веществом, лимитирующим скорость клеточного роста, и при анализе влияния состава среды на кинетику роста клеток необходимо учитывать концентрацию только этого компонента. Такой подход нашел широкое распространение и отражен в большом числе монографий . Иногда возникает необходимость в учте некоторых других составляющих среда, например, накапливающегося в среде ингибитора, в противном случае описание кинетики такого процесса будет далеко от истины. В отношении других параметров среды можно допустить, что их изменения не влияют в скольконибудь существенной степени на кинетику роста микроорганизмов за гот период, в течении которого проводится типичный эксперимент или осуществляется типичный процесс, если эти изменения не превышают обычных для этого эксперимента или процесса пределов , . Ультраструктура сходна с другими грамотрицательными бактериями. В мазках они располагаются беспорядочно, не образуют спор, перитрихи жгутики отходят по периметру бактерии. Кишечные палочки подвижны. Некоторые штаммы имеют микрокапсулу. Кишечная палочка факультативный анаэроб, оптимальной температурой для е роста является С, наиболее благоприятный среды 7,4. На плотных питательных средах образует гладкие, плосковыпуклые, круглые, опалового цвета мутноватые колонии.