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生物工艺是什么?上游和下游的指南

2022年12月07

从poppy-derived自然生物碱用于制造吗啡石油资源丰富的藻类用于提炼生物燃料,自然世界是充满着有用的产品。生物工艺描述的艺术利用生物的自然属性和使用它们创建终端产品。这个过程包括两个关键阶段——上游和下游。

上游和下游生物工艺都是高度专业化的,利用专业知识从无数的专业领域,包括生物、化学、化学工程、生物化学和微生物学。在一起,上游和下游生物工艺导致创建有用的和高价值的产品。这些可以从疫苗对抗病毒像冠环保燃料用于汽车、船只和飞机。

想知道更多吗?阅读对我们深入研究生物工艺和它的一些不同的应用程序。

利用自然的力量

生物体是一个基本的生物工艺的一部分。他们作为“生活原料”,为科学家们提供所需的原材料来创建有用的产品。betway88体育官网有时整个有机体。其他时候孤立的单个细胞和组件。总体而言,定义的过程分为两个阶段,上游和下游。我们仔细看看下面:

上游生物工艺

这描述了生物工艺的最初阶段。步骤包括确定生物的利益和发展中收获从自然环境的方法,或者在实验室人工种植它们。这取决于应用程序上游过程存在巨大差距。例如,在制药行业,上游生物工艺包括孤立感兴趣的细胞系的重要一步。它还包括种植和收割这些细胞系在实验室。

上游阶段需要准备媒体,以及利用生物反应器和孵化器微生物繁殖。技术的新ES-20/80C shaker-incubator难以忘怀的微生物和细胞培养在现代实验室培养。除了配备了三偏心优越的平衡与稳定的机制,它具有一个用户友好的界面和聪明的技术功能,如自动恒温器故障检测和蓝牙连接。

革命BioContinuum™种子训练平台从默克公司上游技术的另一个例子是为了快速工作流。多才多艺的和完全集成,它赋予biomanufacturers有信心利用种子训练强化工具。好处包括节省时间和成本。

生物过程工程的作用

生物过程工程属于上游的伞。它描述了流程优化的环境来支持生物体的生长。通常的目标是获得一个一致的提供高质量的生物,以尽可能低的成本。在推出产品时到商业市场,生物处理工程扮演关键的角色。它允许实验室扩大生产规模和满足消费者的需求的最有效的方法。

当苏格兰亚历山大·弗莱明医生发现一个叫做点青霉真菌生活在一个叫葡萄球菌的细菌,生物处理工程扮演着重要的角色。弗莱明结合微生物和发酵工程在实验室培养葡萄球菌和扩大点青霉的供应。这就是允许弗莱明发射青霉素作为广泛使用的医药产品。

下游生物工艺

下游生物工艺描述了后期的开发和生产。这可以包括原材料的提取和纯化等活性药物成分(api)。包装也落入下游类别。对于大多数实验室,下游生物工艺通常开始于最初的产品开发阶段就完成了。

回顾药品的例子中,下游生物工艺可能涉及细胞种植在上游阶段的净化。所有其他步骤创建一个成品属于下游生物工艺类别。

生物工艺的挑战

时间

生物工艺的时间是最大的挑战之一。时间通常是金钱在大多数行业,这就是为什么公司一直在寻找方法来加速上游和下游生物工艺。

成本

成本是另一个主要障碍。大多数公司有严格的预算,以满足在开发新产品。最终,总成本的研究,开发和生产期间吸收生物工艺阶段不应超过总利润。

优化细胞培养基

优化细胞培养基是许多公司在上游生物工艺所面临的一个挑战。细胞培养基配方的独特性质有很大影响快速高效地实验室如何种植和收获的生物。前进,人工智能专家预测将有助于优化细胞培养媒体开发过程。

孤立的细胞系

在生物制药行业,检测和隔离高质量的细胞系是一个重大的挑战。微流体等自动化技术被用于加快细胞隔离过程和释放巨大的节省时间和金钱。

在盐湖城犹他大学的研究人员正在使用电力来提高生物工艺的细胞系,媒体和试剂。这项技术被称为bioelectrocatalysis并使用生物材料在电极催化氧化还原反应。

“Bioelectrocatalysis是一个跨学科的研究领域结合生物催化和电催化作用通过利用材料来源于生物系统作为催化剂催化氧化还原反应发生在一个电极,“读杂志上发表的一篇文章的文摘化学评论。

应用生物工艺

分离和提取个人能力的细胞系和组件有激动人心的一系列行业的应用。

生物工艺和生物燃料

这项技术被广泛应用在生物燃料领域,可再生生物质用于提炼乙醇。在书中价值链的生物燃料作者关注的焦点,CBP作为微生物发酵的方法选择与释放一种叫做cellulosome水解的酶的能力。这将多糖生物分子分解成单体的糖和创造生物乙醇。

生物工艺和对抗抗生素耐药性

生物工艺可以帮助解决抗生素耐药性问题不断涌现,其中世界卫生组织(who)标识为“全球健康的最大威胁之一,食品安全,和发展。“越来越多的感染,包括沙门氏菌病、肺炎、淋病和结核病越来越耐抗生素。2019年,一群科学家称为抗菌素耐药性合betway88体育官网作者估计抗菌素耐药性造成近五百万人死亡。

在《华尔街日报》发表的一篇文章RSC的进步作者奥萨马斋月Abdelmohsen探索生物工艺如何帮助解决这个问题。与纳米技术结合自然生物,Abdelmohsen说,制药行业可以对抗病原菌和耐多药生物。

“Nano-formulation天然产物提供很多好处,如靶向药物输送,提高组件溶解度,减少剂量,增强吸收,降低新陈代谢,提高生物利用度,“读这篇文章。“这可以由天然产品的封装在一个方便的载波系统如纳米颗粒,脂质体,nano-emulsions,可以改变一个不足可用草药药物成功可利用的候选药物。”

生物工艺在食品和饮料行业

在巴西,巴伊亚联邦大学的微生物学教授保罗Fernando de Almeida正在开展类似的研究。电流被用来激活细胞新陈代谢,加速代谢反应和增加bioactives的释放。他们在酿酒酵母测试理论,一种酵母用于制造葡萄酒,面包和啤酒。结果表明应用微安的电流范围提高乙醇产量10%。

“我们与biophotonics和bioelectrostimulation控制微生物,从他们的刺激产生bioactives消除需要杀死他们,阻止他们,或减少他们的数量在有害生物,“阿尔梅达解释道。“我们的研究结果表明,电刺激是一种低成本的助推器的生物过程。“从经济的角度来看,可能快速代谢反应是非常有益的。