کشت پیوسته
کشت پیوسته یک فرآیند مداوم است که در آن مواد مغذی به طور پیوسته به بیوراکتور اضافه می‌شوند و همزمان محیط کشت (حاوی سلول‌ها و متابولیت‌ها) حذف می‌شود. حجم محیط کشت به دلیل نرخ تغذیه و خروج ثابت است (یعنی مواد مغذی مصرف شده جایگزین می شوند و متابولیت های سمی از کشت حذف می شوند).
برخی از مزایای کشت مستمر عبارتند از:
- امکان ایجاد شرایط بهینه برای سنتز حداکثر و طولانی مدت محصول وجود دارد.
- توانایی به دست آوردن کیفیت محصول پایدار (وضعیت پایدار شامل کشت سلولی همگن با غلظت زیست توده و متابولیت ثابت است).
- همچنین منجر به بهره وری بالاتر در واحد حجم می شود، زیرا کارهای وقت گیر مانند تمیز کردن و استریل کردن غیر ضروری هستند.
- کشت ها در حالت ثابت می‌توانند برای روزها، هفته‌ها یا حتی ماه‌ها ادامه داشته باشند، بنابراین زمان از کار افتادگی را تا حد زیادی کاهش می‌دهند و فرآیند را از نظر اقتصادی رقابتی‌تر می‌کنند.
اصول Continuous Culture
یک سیستم جریان پیوسته شامل راکتوری است که واکنش دهنده ها با سرعت ثابت به داخل آن پمپ می شوند و محصولات از آن خارج می شوند.
عوامل حاکم بر عملکرد آنها عبارتند از:
- نحوه عبور مواد از راکتور (که به طراحی آن بستگی دارد).
- سینتیک واکنش در حال انجام
- در کشت مداوم، مواد مغذی محدودکننده رشد را می‌توان در غلظت‌های ثابت نگه داشت، که به میکروارگانیسم‌ها اجازه می‌دهد تا با سرعت کمتری رشد کنند.
- در حالت پایدار، سرعت رشد سلولی و شرایط محیطی، مانند غلظت متابولیت ها، ثابت می ماند.
- علاوه بر این، در کشت مداوم، پارامترهایی مانند pH، کشش اکسیژن، غلظت محصولات دفعی و تراکم جمعیت به راحتی قابل پایش و کنترل هستند.
فرایند کشت پیوسته
- در کشت مداوم، یک سیستم باز راه اندازی می شود که در آن یک یا چند جریان خوراک حاوی مواد مغذی لازم به طور مداوم تغذیه می شود، در حالی که جریان خروجی حاوی سلول ها، محصولات و باقیمانده ها به طور مداوم حذف می شود.
- یک حالت پایدار با حفظ نرخ جریان حجمی برابر برای جریان های خوراک و پساب ایجاد می شود.
- حجم کشت ثابت نگه داشته می شود و تمام غلظت مواد مغذی در مقادیر ثابت باقی می ماند.
- در طی این فرآیند، مرحله رشد نمایی طولانی می شود و از تشکیل محصولات جانبی جلوگیری می شود.
- تخمیر مداوم یا با فعالیت رشد میکروبی یا تشکیل محصول جانبی کنترل می شود.
Turbidostat method
- رشد سلولی در این سیستم کنترل می شود و ثابت می ماند، اما سرعت جریان محیط تازه متفاوت است.
- تراکم سلولی بر اساس مقدار تنظیم شده برای کدورت کنترل می شود که توسط جمعیت سلولی ایجاد می شود در حالی که رسانه های تازه به طور مداوم عرضه می شوند.
Chemostat method
- در شیموستات، مواد مغذی به طور مداوم با سرعت جریان ثابت تامین می‌شوند و چگالی سلول‌ها با توجه به مواد مغذی ضروری برای رشد تنظیم می‌شود.
- در شیموستات، سرعت رشد با تنظیم غلظت سوبستراهایی مانند کربن، نیتروژن و فسفر تعیین می شود.
کشت مداوم سیستم های کموستات و توربیدوستات دارای معیارهای زیر است:
- محیط و سلول ها به طور مداوم در حال تغییر هستند
- تراکم سلول ثابت است
- رشد حالت پایدار
- سیستم باز
Plug-flow reactor
- در این نوع کشت پیوسته، محلول کشت بدون اختلاط مجدد از طریق یک راکتور لوله ای جریان می یابد.
- محیط کشت به طور پیوسته از طریق یک لوله جریان می یابد و سلول ها از خروجی به ورودی بازیافت می شوند.
- در یک راکتور جریان پلاگین، مواد مغذی (واکنش‌کننده‌ها) به شکل «پریز» وارد راکتور می‌شوند که در جهت محوری از طریق راکتور جریان می‌یابند.
کاربرد کشت پیوسته
- تخمیر کشت مداوم برای تولید پروتئین تک سلولی، حلال های آلی، کشت های آغازگر و غیره استفاده شده است.
- در تولید آبجو، مخمر علوفه، سرکه، مخمر نانوایی و غیره استفاده شده است.
- در تولید صنعتی متابولیت های ثانویه (مانند آنتی بیوتیک های پنی سیلیوم یا .Streptomyces sp)
- در فرآیندهای تصفیه زباله شهری استفاده شده است.
محدودیت کشت مداوم
- در فرآیند کشت طولانی مدت، نگهداری عقیمی می تواند مشکل باشد و پردازش پایین دست می تواند چالش برانگیز باشد.
- کنترل تولید برخی از محصولات غیرمرتبط با رشد آسان نیست. به همین دلیل، کشت مداوم اغلب به کشت دسته ای تغذیه و همچنین تامین مداوم مواد مغذی نیاز دارد.
- در نتیجه ویسکوزیته و ماهیت ناهمگن مخلوط، ممکن است حفظ ارگانیسم های رشته ای چالش برانگیز باشد.
- اگر یک سویه با رشد سریع‌تر از سویه محصول اصلی پیشی بگیرد، ممکن است به مرور زمان از بین برود.
“کیمیا زیست گستر نوین” در راستای ارتقاء تولیدات و سطح علمی کشور مبادرت به واردات و توزیع مواد شیمیایی و مصرفی آزمایشگاهی کرده است. هدف مجموعه ما تأمين مواد و تجهيزات مورد نياز در بخش هاى مختلف آزمايشگاهى، تحقيقاتى، بيمارستانى، صنعتى و … مي باشد.
