Nûçe - Çavdêriya Asta Oksîjena Heliyayî di Pêvajoya Fermentasyona Biyo Dermansaziyê de

Oksîjena çareserkirî çi ye?

Oksîjena helandî (DO) behsa oksîjena molekulî (O) dike._₂) ku di avê de dihele. Ew ji atomên oksîjenê yên di molekulên avê de (H_₂O), ji ber ku ew di nav avê de bi şiklê molekulên oksîjenê yên serbixwe heye, an ji atmosferê derdikevin an jî bi rêya fotosentezê ji hêla nebatan avî ve têne hilberandin. Têkeliya DO ji hêla faktorên cûrbecûr ve tê bandor kirin, di nav de germahî, şorbûn, herikîna avê û çalakiyên biyolojîkî. Wekî wusa, ew wekî nîşaneyek krîtîk ji bo nirxandina rewşa tenduristî û qirêjiya jîngehên avî kar dike.

Oksîjena heliyayî di pêşvebirina metabolîzma mîkroban de roleke girîng dilîze, bandorê li nefesgirtina hucreyî, mezinbûn û bîyosenteza berhemên metabolîk dike. Lêbelê, astên bilindtir ên oksîjena heliyayî ne her gav sûdmend in. Zêdebûna oksîjenê dikare bibe sedema metabolîzma bêtir a berhemên kombûyî û dibe ku bibe sedema reaksiyonên jehrîn. Asta DO ya çêtirîn di navbera cureyên bakteriyan de diguhere. Mînakî, di dema bîyosenteza penîsîlînê de, DO bi gelemperî li gorî 30% têrbûna hewayê tê parastin. Ger DO dakeve sifirê û pênc deqeyan di wê astê de bimîne, çêbûna hilberê dikare bi girîngî were xirab kirin. Ger ev rewş 20 deqeyan berdewam bike, dibe ku zirara bêveger çêbibe.

Niha, sensorên DO yên herî zêde têne bikar anîn tenê dikarin têrbûna hewayê ya nisbî bipîvin, ne ku rêjeya mutleq a oksîjena çareserbûyî. Piştî sterîlîzasyona navgîna çandiniyê, hewakirin û tevdan heta ku xwendina sensorê aram bibe tê kirin, di wê gavê de nirx wekî %100 têrbûna hewayê tê danîn. Pîvandinên paşê di dema pêvajoya fermentasyonê de li ser vê referansê ne. Nirxên mutleq ên DO bi karanîna sensorên standard nayên destnîşankirin û teknîkên pêşkeftîtir, wekî polarografiyê, hewce dikin. Lêbelê, pîvandinên têrbûna hewayê bi gelemperî ji bo çavdêrîkirin û kontrolkirina pêvajoyên fermentasyonê bes in.

Di nav fermenterekê de, asta DO dikare li gorî herêmên cuda cûda bibe. Tewra dema ku di demekê de xwendinek sabît were bidestxistin jî, dibe ku di hin medyayên çandiniyê de guherîn çêbibin. Fermenterên mezintir meyla wan heye ku guherînên cîhî yên mezintir di asta DO de nîşan bidin, ku ev dikare bandorek girîng li ser mezinbûn û hilberîna mîkroban bike. Delîlên ceribandinî nîşan dane ku, her çend asta navînî ya DO dibe ku %30 be jî, performansa fermentasyonê di bin şert û mercên guherbar de ji ya di bin şert û mercên sabît de bi girîngî kêmtir e. Ji ber vê yekê, di pîvandina fermenteran de - ji bilî berçavgirtina wekheviya geometrîk û hêzê - kêmkirina guherînên DO yên cîhî armancek lêkolînê ya sereke dimîne.

Çima Çavdêriya Oksîjena Heliyayî di Fermentasyona Biyofarmasûtîk de Girîng e?

1. Ji bo Parastina Jîngeha Mezinbûnê ya Baştirîn ji bo Mîkroorganîzmayan an Şaneyan
Fermentasyona pîşesaziyê bi gelemperî mîkroorganîzmayên aerobîk, wek Escherichia coli û hevîrtirşk, an şaneyên memikan, wek şaneyên Hêkdanka Hamsterê Çînî (CHO) vedihewîne. Ev şane di nav pergala fermentasyonê de wekî "karker" tevdigerin, ji bo nefesgirtin û çalakiya metabolîk hewceyê oksîjenê ne. Oksîjen wekî qebûlkerê elektronê yê dawîn di nefesgirtina aerobîk de kar dike, ku hilberîna enerjiyê bi şiklê ATP-ê gengaz dike. Têrkirina oksîjenê dikare bibe sedema xeniqîna şaneyan, sekinandina mezinbûnê, an jî mirina şaneyan, ku di dawiyê de dibe sedema têkçûna fermentasyonê. Çavdêriya asta DO piştrast dike ku konsantrasyonên oksîjenê di nav rêza çêtirîn de ji bo mezinbûna domdar û zindîbûna şaneyan dimînin.

2. Ji bo Misogerkirina Senteza Bi Bandor a Berhemên Armanc
Armanca fermentasyona biyofarmasûtîk ne tenê pêşvebirina zêdebûna hucreyan e, lê di heman demê de hêsankirina senteza bi bandor a hilberên hedef ên xwestî, wek însulîn, antîkorên monoklonal, vakslêdan û enzîman e. Ev rêyên biyosentezê pir caran hewceyê têketina enerjiyê ya girîng in, ku bi giranî ji nefesgirtina aerobîk tê wergirtin. Wekî din, gelek pergalên enzîmatîk ên ku di senteza hilberê de beşdar in rasterast bi oksîjenê ve girêdayî ne. Kêmasiya oksîjenê dikare bandora van rêyan têk bibe an kêm bike.

Herwiha, astên DO wekî sînyalek rêkxer tevdigerin. Hem rêjeyên DO yên pir zêde û hem jî yên pir kêm dikarin:
- Guhertina rêyên metabolîzma hucreyî, bo nimûne, guhertina ji bêhnvedana aerobîk bo fermentasyona anaerobîk a kêmtir bi bandor.
- Bersivên stresê yên hucreyî çalak dike, dibe sedema hilberîna berhemên alîgir ên nexwestî.
- Bandorê li ser asta derbirîna proteînên eksojen bike.

Bi kontrolkirina rast a asta DO di qonaxên cûda yên fermentasyonê de, mimkun e ku metabolîzma hucreyî ber bi senteza berhema hedef a herî zêde ve were rêve kirin, bi vî rengî fermentasyona bi densiteya bilind û berhemdariya bilind were bidestxistin.

Pêşgotinek li ser Nexşeya Herikîna Avê ji bo Dermanên Biyolojîk

3. Ji bo Pêşîlêgirtina Kêmasî an Zêdebûna Oksîjenê
Kêmasiya oksîjenê (hîpoksî) dikare encamên giran derxe holê:
- Mezinbûna şaneyan û senteza berheman radiweste.
- Metabolîzm ber bi rêyên anaerobîk ve diçe, di encamê de asîdên organîk ên wekî asîda laktîk û asîda asetîk kom dibin, ku pH-ya navgîna çandiniyê kêm dikin û dibe ku şaneyan jehrî bikin.
- Hîpoksiya dirêjkirî dikare bibe sedema zirarên bêveger, û piştî ku dabînkirina oksîjenê jî vegere, başbûn ne temam dibe.

Zêdebûna oksîjenê (supersaturation) jî xetereyan diafirîne:
- Ew dikare stresek oksîdatîf û çêbûna cureyên oksîjenê yên reaktîf (ROS) çêbike, ku zirarê dide parzûnên şaneyan û biyomolekulan.
- Hewakirin û hejandina zêde xerckirina enerjiyê û lêçûnên xebitandinê zêde dike, û dibe sedema îsrafa çavkaniyên nehewce.

4. Wekî Parametreyek Krîtîk ji bo Çavdêriya Dem-Rast û Kontrola Bersivê

DO parametreyek demrast, berdewam û berfireh e ku şert û mercên navxweyî yên pergala fermentasyonê nîşan dide. Guhertinên di asta DO de dikarin bi hestiyarî rewşên cûrbecûr ên fîzyolojîk û operasyonel nîşan bidin:
- Mezinbûna bilez a şaneyan xerckirina oksîjenê zêde dike, û dibe sedema kêmbûna asta DO.
- Kêmbûn an astengkirina substratê metabolîzmê hêdî dike, xerckirina oksîjenê kêm dike û dibe sedema bilindbûna asta DO.
- Gemarbûna ji hêla mîkroorganîzmayên biyanî ve şêweya xerckirina oksîjenê diguherîne, dibe sedema guherînên DO yên anormal û wekî nîşanek hişyariya zû kar dike.
- Xeletiyên alavan, wek têkçûna tevdêrê, astengkirina lûleya hewakirinê, an qirêjbûna fîlterê, dikarin bibin sedema tevgerên DO yên neasayî.

Bi entegrekirina çavdêriya DO ya demrast di nav pergaleke kontrola paşvegerê ya otomatîk de, rêziknameya rastîn a astên DO dikare bi rêya sererastkirinên dînamîk ên parametreyên jêrîn were bidestxistin:
- Leza tevdanê: Zêdekirina lezê bi şikandina bilbilan têkiliya gaz-şilek zêde dike, bi vî awayî karîgeriya veguhestina oksîjenê baştir dike. Ev rêbaza herî zêde tê bikar anîn û bi bandor e.
- Rêjeya hewakirinê: Rêkxistina rêjeya herikînê an pêkhateya gaza têketinê (mînak, zêdekirina rêjeya hewayê an oksîjena saf).
- Zexta depoyê: Bilindkirina zextê zexta qismî ya oksîjenê zêde dike, bi vî awayî çareserî zêde dike.
- Germahî: Kêmkirina germahiyê helbûna oksîjenê di navgîna çandiniyê de zêde dike.

Pêşniyarên hilberê yên BOQU ji bo çavdêriya serhêl a fermentasyona biyolojîkî: