Informatie

5.13D: Bacteriële polyesters - biologie

5.13D: Bacteriële polyesters - biologie


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Polyhydroxyalkanoaten of PHA's zijn lineaire polyesters die in de natuur worden geproduceerd door bacteriële fermentatie van suiker of lipiden.

leerdoelen

  • Vat het proces van PHA-productie en de toepassingen ervan samen

Belangrijkste punten

  • Om PHA te produceren, wordt een kweek van een micro-organisme zoals Alcaligenes eutrophus in een geschikt medium geplaatst en met geschikte voedingsstoffen gevoed zodat het zich snel vermenigvuldigt.
  • PHA-synthasen zijn de belangrijkste enzymen van PHA-biosynthese.
  • Er zijn potentiële toepassingen voor PHA geproduceerd door micro-organismen binnen de medische en farmaceutische industrie, voornamelijk vanwege hun biologische afbreekbaarheid.

Sleutelbegrippen

  • Polyhydroxyalkanoaten: Polyhydroxyalkanoaten of PHA's zijn lineaire polyesters die in de natuur worden geproduceerd door bacteriële fermentatie van suiker of lipiden.
  • fermentatie: een van de vele anaërobe biochemische reacties waarbij een enzym (of meerdere enzymen geproduceerd door een micro-organisme) de omzetting van de ene stof in de andere katalyseert; vooral de omzetting (met behulp van gist) van suikers in alcohol of azijnzuur met de ontwikkeling van kooldioxide.
  • biologische afbreekbaarheid: Het vermogen van een materiaal om in de loop van de tijd te ontbinden als gevolg van biologische activiteit, vooral om te worden afgebroken door micro-organismen

Polyhydroxyalkanoaten, of PHA's, zijn lineaire polyesters die in de natuur worden geproduceerd door bacteriële fermentatie van suiker of lipiden. Ze worden geproduceerd door de bacteriën om koolstof en energie op te slaan. Binnen deze familie kunnen meer dan 150 verschillende monomeren worden gecombineerd om materialen zeer uiteenlopende eigenschappen te geven. Deze kunststoffen zijn biologisch afbreekbaar en worden gebruikt bij de productie van bioplastics. Het kunnen thermoplastische of elastomere materialen zijn, met smeltpunten van 40 tot 180°C.

De mechanische eigenschappen en biocompatibiliteit van PHA kunnen ook worden veranderd door PHA te mengen, het oppervlak te modificeren of PHA te combineren met andere polymeren, enzymen en anorganische materialen, waardoor een breder scala aan toepassingen mogelijk is.

PROCES VAN PHA-PRODUCTIE

Om PHA te produceren, wordt een kweek van een micro-organisme zoals Alcaligenes eutrophus in een geschikt medium geplaatst en met geschikte voedingsstoffen gevoed zodat het zich snel vermenigvuldigt. De biosynthese van PHA wordt meestal veroorzaakt door bepaalde deficiëntiecondities (bijvoorbeeld gebrek aan macro-elementen zoals fosfor, stikstof, sporenelementen of gebrek aan zuurstof) en de overmatige toevoer van koolstofbronnen. Recombinanten Bacillus subtilis str. pBE2C1 en Bacillus subtilis str. pBE2C1AB werden gebruikt bij de productie van polyhydroxyalkanoaten (PHA) en er werd aangetoond dat ze moutafval konden gebruiken als koolstofbron voor lagere kosten van PHA-productie. Als grondstof voor de fermentatie kunnen koolhydraten zoals glucose en sucrose worden gebruikt, maar ook plantaardige olie of glycerine uit de productie van biodiesel. Onderzoekers in de industrie werken aan methoden waarmee transgene gewassen worden ontwikkeld die PHA-syntheseroutes van bacteriën tot expressie brengen en zo PHA produceren als energieopslag in hun weefsels. Een andere groep onderzoekers van Micromidas werkt aan de ontwikkeling van methoden om PHA te produceren uit gemeentelijk afvalwater. Een andere synthese op nog grotere schaal kan worden gedaan met behulp van bodemorganismen. Bij gebrek aan stikstof en fosfor produceren ze een kilo PHA uit drie kilo suiker.

Polyesters worden afgezet in de vorm van sterk brekende korrels in de cellen. Afhankelijk van het micro-organisme en de kweekomstandigheden ontstaan ​​homo- of copolyesters met verschillende hydroxyalkaanzuren. PHA's-korrels worden vervolgens teruggewonnen door de cellen te verstoren. Bij de industriële productie van PHA wordt de polyester geëxtraheerd en gezuiverd uit de bacteriën door de omstandigheden van microbiële fermentatie van suiker of glucose te optimaliseren. Zodra de populatie een substantieel niveau heeft bereikt, wordt de nutriëntensamenstelling gewijzigd om het micro-organisme te dwingen PHA te synthetiseren. De opbrengst aan PHA verkregen uit de intracellulaire insluitsels kan oplopen tot 80% van het droge gewicht van het organisme.

PHA SYNTHASES

PHA-synthasen zijn de belangrijkste enzymen van PHA-biosynthese. Ze gebruiken het co-enzym A – thioester van (r)-hydroxyvetzuren als substraten. De twee klassen van PHA-synthasen verschillen in het specifieke gebruik van hydroxyvetzuren met een korte of middellange ketenlengte. De resulterende PHA is van de twee typen: Poly (HA SCL) van hydroxyvetzuren met korte ketenlengtes, waaronder drie tot vijf koolstofatomen, wordt gesynthetiseerd door talrijke bacteriën, waaronder Ralstonia eutropha en Alcaligenes latus (PHB). Poly (HA MCL) van hydroxyvetzuren met middellange ketenlengtes waaronder zes tot 14 koolstofatomen, kan bijvoorbeeld worden gemaakt door Pseudomonas putida. Een paar bacteriën, waaronder Aeromonas hydrophila en Thiococcus pfennigii, synthetiseren copolyester van de bovengenoemde twee soorten hydroxyvetzuren. De eenvoudigste en meest voorkomende vorm van PHA is de fermentatieve productie van poly-beta-hydroxybutyraat) (poly-3-hydroxybutyraat, P3HB), dat bestaat uit 1000 tot 30000 hydroxyvetzuurmonomeren.

PHA-TOEPASSINGEN

PHA's worden voornamelijk via spuitgieten, extrusie en extrusiebellen verwerkt tot films en holle lichamen. Een PHA-copolymeer genaamd PHBV (poly(3-hydroxybutyraat-co-3-hydroxyvaleraat)) is minder stijf en taaier en kan als verpakkingsmateriaal worden gebruikt. Er zijn ook toepassingen voor PHA geproduceerd door micro-organismen binnen de medische en farmaceutische industrie, voornamelijk vanwege hun biologische afbreekbaarheid. Enkele van de fixatie- en orthopedische toepassingen die voor deze polymeren zijn bedacht, zijn:

  • hechtingen en hechtingen
  • apparaten voor het repareren en regenereren van meniscus
  • klinknagels, kopspijkers, nietjes en schroeven
  • botplaten en botplateringssystemen
  • chirurgisch gaas, reparatiepleisters en cardiovasculaire pleisters
  • aderkleppen, beenmergsteigers
  • ligament- en peestransplantaten
  • oculaire celimplantaten
  • huidvervangers, bottransplantaatvervangers en wondverband



  1. Foster

    compenseren! en nee!

  2. Beorhthram

    Helemaal met haar eens. In dit niets daarin en ik denk dat dit een goed idee is. Volledig met haar eens.

  3. Samular

    Wauw, ik vond het leuk!

  4. Nektilar

    Je hebt helemaal gelijk. Daar is iets aan, en het is een geweldig idee. Ik steun je.

  5. Brayton

    Goed gedaan, je werd bezocht door gewoon een uitstekend idee

  6. Aureliano

    Hier kan eindeloos over worden gediscussieerd..



Schrijf een bericht