• کتاب

    معرفی کتاب های مرتبط

  • جهانی

    ‫کنفرانس ها و سمینارها‬‎

  • نرم افزار

    معرفی"نرم افزار"

  • فناوری

    فناوری

  • شروع بیوتکنولوی صنعتی

    ارسال شده توسط Mohsen Ahi  |  in صنعتی  11:59 PM


    تاریخچه بیوتکنولوژی صنعتی به تولید صنعتی و بزرگ مقیاس پنی سیلین بر می گردد. سال 1928 الکساندر فلمینگ در بیمارستانی در لندن برای جداسازی باکتری استافیلوکوکوس اورئوس که موجب دمل و تورم پوستی در انسان می شود در کار و تلاش بود. روش مورد استفاده فلمینگ در واقع رشد دادن باکتری در سطح یک محلول مغذی بود. یکی از ظرف های حاوی محیط کشت او سهوا با ذره ای خارجی آلوده شد و واضحا چنین ظرف آلوده ای باید از کار کنار گذاشته می شد ولی توجه و دقت وی به آن ظرف از آن جهت بود که هیچ باکتری در نزدیکی آن ماده خارجی رشد نکرده بود. این مشاهده برای فلمینگ یک آزمایش شکست خورده نبود چرا که از دید وی از بین رفتن باکتری ها در واقع به دلیل وجود یک عامل ضد باکتریایی باید انجام شده باشد. با جداسازی آن ذره خارجی و آزمایش های بیشتر مشخص شد که عامل مذکور یک نوع قارچ معمولی از گونه پنسیلیوم است که در مسیر تحقیقات بعدی به نام پنسیلیوم نوتاتم شناخته شد. فلمینگ با روش های موجود در آن زمان توانست مقدار بسیار کمی از ماده ترشح شده را به صورت عصاره ای همراه با سایر ناخالصی ها به دست آورد. در ادامه تحقیق مشخص شد که این ماده استخراجی خاصیت ضد میکروبی فوق العاده ای دارد، و او این محصول را پنیسیلین نامید. وی از کشت مذکور به دقت مراقبت می کرد ولی عملا نتایج کار وی تا یک دهه بدون استفاده بود. جنگ جهانی دوم عامل و محرکی برای کشف پنیسیلین شد. در آن زمان از ماده سولفا به عنوان آنتی بیوتیک استفاده می شد ولی این ماده فعالیت و عملکرد محدودی داشت و به یک آنتی بیوتیک قوی نیاز جدی احساس می شد. چند محقق کار فلمینگ را ادامه دادند و در اکسفورد آزمایشهایی را انجام دادند و توانستند مقدار کمی از پنیسیلین را برای درمان تعدادی حیوان آزمایشگاهی استفاده کنند. استفاده از این ماده برای درمان تعدادی بیمار نیز مورد استفاده قرار گرفت. برای ساخت پنیسیلین در مقدار زیاد به تلاش همه جانبه متخصصین علوم زیستی، میکرو شناسان و مهندسین نیاز بود. در ابتدا برای تولید پنیسیلین از روش تخمیر تلاش چندانی صورت نگرفت و بیشتر تحقیقات بر روی ساخت شیمیایی آن متمرکز بود. اگرچه در این راه موفقیت های زیادی حاصل شده بود ولی تهیه پنیسیلین از روش های شیمیایی بسیار دشوار بود. برای تولید پنیسیلین به روش های تخمیری متخصصین علوم زیستی برای یافتن گونه ای که توانایی تولید بالای پنیسیلین را داشته باشد، تلاش زیادی کردند و درنهایت توانستند یک گونه تولید کننده آن را که با نام پنیسیلیوم کریسوژنوم بود را از یک طالبی قارچ زده در بازار میوه فروشی در ناحیه ای در ایالت ایلینویز امریکا جدا کنند. با وجود یافتن این گونه ولی تولید آن هنوز هم ناچیز بود و نیاز بود تا این تولید را افزایش داد. روش های کشت مختلفی برای این قارچ امتحان شد. نهایتا کشت غوطه ور انتخاب شد که در آن کشت کاملا سترون انجام می شد. مشکلات عمده ای در راه تولید با مقیاس بالا برای پنیسیلین وجود داشت. به عنوان مثال به هوای کاملا تمییز و میکروب زدایی شده و تمییز نیاز بود. از آنجا که در این فرمنتورها همزدن نیاز بود بنابراین به آب بندهایی نیاز بود تا از ورود میکروبهای خارجی به داخل فرمنتور جلوگیری کند. مسئله تامین اکسیژن نیز یکی از چالش های این فرمنتور ها بود. از همه مهمتر جلوگیری از آلوده شدن فرمنتور بود که باعث مشکلات عدیده ای می شد. علاوه بر همه این مشکلات خالص سازی پنیسیلین نیز بسیار مشکلات زیادی وجود داشت که نهایتا با ابداعات جدید و فن آوریهای ویژه توانستند آن را تخلیص کنند. مثلا مشخص شد که با تغییر pH و استخراج مایع مایع می توان آن را خالص سازی کرد.
    کسب این موفقیت ها به دلیل همکاری همه جانبه همه متخصصین در آن زمان بود. شرکت مرک متوجه شد که نمی توان افرادی را پیدا کرد که در هر دو زمینه مهندسی و زیست شناسی تخصص و تجربه داشته باشد و به همین دلیل برای هریک از ابعاد کار (زمینه مهندسی و زمینه زیستی) یک مهندس شیمی و یک میکروب شناس را به کار گرفت. این همکاری بین دو گروه باعث توسعه بیشتر فرایند شد. این پیشرفت ها به عوامل متعددی بستگی داشت از جمله شناخت فیزیولوژی قارچ در تخمیر، مسیرهای سوخت و ساز زیستی این میکروارگانیسم، ساختار مولکولی پنی سیلین و روش های ایجاد تغییر و جهش های ژنتیکی و انتخاب ژنتیکی قارچ و عوامل عملیاتی در طراحی و کنترل فرآیند بود. قبل از تولید پنی سیلین هیچ مهندس شیمی نبود که در زمینه علوم زیستی آموزشی دیده باشد. ولی با ظهور آنتی بیوتیک های جدید مفهوم مهندس زیست شیمی یا مهندس زیست فرآیند ایجاد شد.




    ادامه مطلب ...

    فرمنتور چیست

    ارسال شده توسط Mohsen Ahi  |  in صنعتی  6:18 AM

    فرمنتور يا بيوراکتور مجموعه ای متشکل از تجهيزات و قطعات مختلفی است که شرايط محيطی کنترل شده را برای رشد ميکربها و يا توليد متابوليت های خاص در محيط کشت مايع يا جامد را تحت شرايط استريل فراهم می کند. يک فرمنتور نيمه صنعتی مرسوم شامل اين تجهيزات می باشد:
    1- اجزاء اساسی شامل موتور همزن، گرمکن، پمپ ها، سیستم کنترل گاز و غيره
    2- ظروف و قطعات يدکی
    3- تجهيزات جانبی شامل بطری معرف ها
    4- ابزار دقيق و سنسورها
    مجموعه تجهيزات اشاره شده موارد زير را انجام می دهند :
    1- اجرای عمليات تحت شرايط استريل
    2- ثابت نگه داشتن دما (حفظ يک دمای خاص) با اندازه گيری و کنترل دما
    3- فراهم نمودن اختلاط و هوادهی کافی
    4- اندازه گيری و  کنترل pH  محيط داخل فرمنتور
    5- سنجش و کنترل مداوم غلظت اکسيژن محلول
    6- فراهم کردن امکان خوراک دهی محلول های خوراکی و معرف ها تحت شرايط استريل
    7- فراهم کردن امکان دستيابی به نقاط زمانی مشخص برای تلقيح و نمونه گيری
    8- استفاده از شکل هندسی مناسب برای افزايش مقياس
    9- حداقل (کمينه کردن) نمودن اتلاف آب از ظرف
    10- تسهيل شرايط رشد برای طيف وسيعی از ارگانيسم ها
    بطور معمول در همه انواع فرمنتورها موارد فوق الذکر قابل انجام است.  البته با رشد روزافزون علم و تکنولوژی و امکان ساخت تجهيزات پيشرفت امکان اندازه گيری و سنجش مداوم متغيرها و پارامترهای مهم ديگری که مثل غلظت گلوکز، دانسيته سلولی (برای کشت های باکتريايي)، غلظت و ترکيب گازهای خروجی و ..... برای کاربردهای خاص فراهم شده است.
    مواردی که در ادامه بحث می شود کوچکترين فرمنتور معمول در مقياس های نيمه صنعتی است که قابل استريل کردن در اتوکلاو است. البته برای مقياس های بالاتر نیز هم موارد اشاره شده وجود دارد ولی با اين تفاوت که، با افزایش مقیاس امکان استریل کردن آن با اتوکلاو وجود ندارد. در این حالت استریلیزاسیون فرمنتور بصورت درجا با جریان بخار تحت فشار در جداره یا داخل ظرف فرمنتور انجام می شود، که جهت آشنايي يک نمونه از اين فرمنتورها اشاره خواهد شد.
    ظرف فرمنتور معمولا يک استوانه شيشه ای يک جداره يا دو جداره از جنس بورو سيليکات با ته مدور می باشد. صفحه بالايي از جنس استيل 316 L ساخته می شود که از طريق فلنچ ها و گيره های مناسب روی ظرف فرمنتور محکم می شود. يک اورينگ سيليکونی صفحه بالايي را از ظرف جدا می کند. دريچه های مناسب با اندازه های مختلف روی صفحه بالايي جهت قرار دادن سنسورهای مختلف، کندانسور، لوله های نمونه گيری، لوله های ورودی اسيد و باز (جهت کنترل pH)، ضد کف (جهت کنترل کف)، و خوراک و غيره تعبيه شده است. يک دريچه ويژه افزودن مايه تلقيح قرار داده شده که با قرار گرفتن يک غشاء سيليکونی امکان افزودن استريل مايه تلقيح را فراهم می کند.

    محيط کشت از طريق لوله نمونه گيری که از طريق يکی از دريچه های صفحه بالايي در داخل محيط کشت قرار گرفته تحت شرايط استريل می تواند به ظرف نمونه گيری منتقل شود. توزيع کننده گاز از يک لوله استيل 316L  تشکيل شده است که از يک طرف در يکی از دريچه های صفحه بالايي محکم شده و از طرف ديگر با انتهای خميده (شبيه ثلث دايره) حاوی سوراخ های ريزی است که امکان پراکندن مناسب حباب های هوا را به داخل محيط کشت فراهم می کند.  تيغه های همزن معمولا از نوع راشتون می باشد روی شفتی که دقيقا در وسط صفحه بالايي قرار گرفته محکم شده و توسط نيرو موتور برقی قرار گرفته روی شفت با سرعت قابل تنظيم می چرخد.
    از کندانسور برای حذف رطوبت همراه هوای خروجی از فرمنتور و بالطبع جلوگيری از اتلاف مايع در طی فرايند تخمير و همچنين مرطوب شدن و گرفتگی فيلتر هوای خروجی استفاده می شود. سنسور دما يک مقاومت پلاتينی باريک (Pt- 100) است که با تغيير مقدار مقاومت الکتريکی دمای محيط کشت داخل ظرف فرمنتور را نشان می دهد.
    کنترل دمای فرمنتور با گرمايش مستقيم توسط يک بالشتک گرمکن (معمولا در مقياس آزمايشگاهی) برای ظرف فرمنتور یک جداره و يا گردش آب با دمای قابل تنظيم داخل ژاکت ظرف دو جداره انجام می شود. 
    برای حالت اول جهت خنک کردن و يا کاهش دمای فرمنتور از کويل که می تواند از طريق يکی از دريچه های صفحه بالايي وارد محيط کشت شود با لوله های ورودی و خروجی آب استفاده می شود.
    سنسورهای pH و اکسيژن که برای پایش مداوم و بدون وقفه  pH، اکسيژن محلول و شدت کف استفاده می شود از طريق دريچه های تعبيه شده در بالای فرمنتور (برای فرمنتورهای آزمايشگاهی)  و يا در ديواره (برای فرمنتورهای نيمه صنعتی و صنعتی جهت pH و اکسيژن محلول) و اتصالات مناسب در جاهای ويژه روی ظرف فرمنتور محکم می شوند. سنسور کف برای سنجش مداوم و بلادرنگ کف استفاده شده و از طريق اتصالات مناسب در جای ويژه خود روی صفحه بالايي محکم می شود. ارتفاع آن قابل تغيير بوده و بر اساس ارتفاع محيط کشت داخل ظرف فرمنتور تنظيم می شود.

    ادامه مطلب ...

    همکاری با ما-حریم خصوصی-تماس با ما
    Design By: Bioprocess.ir