Ve stacionární fázi růstu se akce provádí na dvou úrovních: typu bioreaktoru a složení / stavu kultivačního média. První parametr nám umožňuje kalibrovat plodinu směrem k adekvátní produkci účinných látek. V závislosti na typu bioreaktoru a podmínkách růstu, které to ukládá, se rozlišují následující:
- Bioreaktory s uzavřenou smyčkou: inokulační buňky se pěstují, dokud není dosaženo stacionární fáze růstu, médium zůstává vždy stejné a systém zůstává uzavřený; tímto způsobem buňky začínají samy produkovat sekundární metabolity, protože cítí, jak dostatečným prvkem stresu je nedostatek jedné z jejich živin. Buňky jsou drženy v uzavřeném systému, aby produkovaly sekundární metabolity po specifikovanou dobu, v rozmezí od několika dnů do celého týdne - 15 dní; po této době se systém otevře a sekundární metabolity se extrahují z média a z buněk (některé metabolity zůstávají zachyceny ve vakuole, zatímco jiné jsou uvolňovány do prostředí).
- Bioreaktory s polokontinuálním cyklem: cyklus přizpůsobený těm druhům plodin, které kromě nedostatku nutričních a půdních růstových faktorů potřebují další prvky stresu. Říká se tomu polokontinuální, protože již uprostřed exponenciálního růstu začnou buňky produkovat sekundární metabolity; je to pravděpodobně způsobeno změnou kultivačního média, například v důsledku masivní extruze sekundárního odpadního katabolitu, toxického pro buňky, a tedy prvku stresu. V tomto okamžiku je 50% buněčné hmoty odebráno z bioreaktoru s 50% kultivačního média; různé aktivní složky se pak extrahují z tohoto vzorku.
Do bioreaktoru, ve kterém je obsaženo zbývající procento buněk a kultivačního média, se přidá ekvivalentní alikvot nového média, aby se buňkám umožnilo obnovit exponenciální růstovou fázi od nulového času. V tomto případě se systém otevře, když buňky jsou stále v exponenciální fázi Bioreaktor je definován jako „polokontinuální“, protože se z něj v pravidelných intervalech extrahuje malé, ale dostatečné množství účinných látek.
Uzavřený nebo polokontinuální růstový systém je zvolen na základě produktivní kapacity buněčného typu. Existují buňky, které produkují více metabolitů s určitým růstovým systémem než s jiným.
- Bioreaktory s kontinuálním cyklem: jsou nejpoužívanější, nejmodernější a nejmodernější. Umožňují plodině dosáhnout stacionární fáze růstu; v tomto okamžiku jsou velmi malé alikvoty buněk a média odebírány kontinuálně v pravidelných a blízkých časových intervalech; malé stažení umožňuje kalusu regenerovat stejný počet buněk, které byly odstraněny, zatímco odebrané médium je nahrazeno novým. Tímto způsobem jsou buňky udržovány v rovnováze na niti produkce účinných látek; nit to představuje optimalizaci z hlediska kvality a kvantity výroby účinných látek. Tento stálý a kontinuální odběr vzorků, stejně jako přidávání nové půdy, je monitorován automatizovaným způsobem pomocí chemostatů a turbostatů. pokud tyto nejsou dostatečné, zařízení zasáhne zavedením opravných prostředků. Turbostaty na druhé straně měří optickou hustotu kultury, která je přímo úměrná množství buněk; když tato dosáhne maximální prahové hodnoty, a odebere se malé množství a následně se extrahuje aktivní složky.
- Imobilizované buněčné bioreaktory: modalita podobná typu s uzavřenou smyčkou, liší se však, když se po zjištění schopnosti buněčné kultury produkovat sekundární metabolity do bioreaktoru zavádějí želatinizační sloučeniny nebo pevné nosiče, které zůstávají uzavřené. Tyto podpěry umožňují, aby se suspenzní kultura stala pevnou kulturou vždy uvnitř bioreaktoru, kde jsou buňky ve formě mikroagregátů stejně v kontaktu s kultivačním médiem, proto jsou stejně citlivé na podněty média. U určitých buněčných kultur patřících k určité rostlině druhu, pevná podpora ve skutečnosti představuje mechanický podnět schopný vyvolat citlivou morfologickou a funkční diferenciaci; jinými slovy, buňky se začínají, i když pomalu, diferencovat do organizovaných tkání; makro nebo mikroskopická morfologická / fyziologická diferenciace odpovídá většinu času k metabolické diferenciaci. Závěrem lze říci, že imobilizace plodin může podporovat produkci sekundárních sloučenin.
Další články na téma "Biotechnologie: typy bioreaktorů a jejich aplikace"
- Biotechnologie: bioreaktory a syntéza účinných látek
- Farmakognozie
- Biotechnologie: faktory, které ovlivňují produkci účinných látek
