Biotechnolgia Irnyts szablyzs Bioszenzorok Fermentor tpusok Batch Fed

Biotechnológia Irányítás, szabályzás Bioszenzorok

Fermentor típusok • Batch • Fed batch • Folyamatos

Biomassza növekedése • Számlálás – Mikroszkóp – Lemezelés (CFU) – Coulter számláló

Biomassza növekedése • Számlálás – Flow citometria – FACS (fluorescence activated cell sorting)

Biomassza növekedése • Sejttömeg – Száraz súly • szárítószekrényben – Nedves súly • centrifuga – Turbiditás • spektrofotométerben – Image analízis • CCD kamera (félvezető chip, digitális fotoelektromos jelet regisztrál) • Software illeszti a képeket

Biomassza növekedése • Metabolikus aktivitás – Fermentációs hő (pl. hűtővíz) – Elektromos paraméterek • Elektromos vezetőképesség – Fluoreszcencia

Szaporodást befolyásoló paraméterek • Hőmérséklet – mérése: • hőmérő • termisztor • p. H – mérése: • p. H elektród - galvánelem

Szaporodást befolyásoló paraméterek • Szabad víz • Mechanikai hatások – Keverő nyíró hatás – Biofilm

Szaporodást befolyásoló paraméterek • Szabad víz • Mechanikai hatások – Keverő nyíró hatás – Biofilm

Szubsztrát, termék mérése: oldatban • HPLC (high performance liquid chromatography) – gradiens • pumpák – oszlop • méret, ioncsere, fordított fázis – detektor • UV-VIS, törésmutató, vezetőképesség, fluoreszcencia

Szubsztrát, termék mérése: gáz fázisban • GC (gas chromatograph) – GC: vivőgáz – oszlop – detektor • TCD (thermal conductivity detector) • FID (flame ionization detector)

Szubsztrát, termék mérése: gáz fázisban • GC-MS (gas chromatograph – mass spectrometry) – GC: vivőgáz – oszlop – detektor : MS • • Ionizáló forrás elektromos tér gyorsít mágneses tér eltérít ion tömeg szerint frakciók

Szubsztrát, termék mérése: gázok • On line gáz áramlási sebesség – Rotaméter • áramlási sebesség hőmérséklet és nyomás függő – TMFM (thermal mass flow monitor) • Tömegáram mérés nem függ hőmérséklettől és nyomástól

Szubsztrát, termék mérése: gázok • Gázösszetétel – Kimutatás • O 2, CO 2: égés, légzés – Mérés • GC, GC-MS • Infravörös abszorpció – Monoatomosra nem jó • Mágneses szuszceptibilitás – O 2 : 80°C alatt paramágneses felette diamágneses

Bioszenzorok • Felépítés: – Biológiai érzékelő – Jelátalakító – Mérőműszer • Előnye: – Specifikus – Érzékeny • Hátránya: – Biol. komponens • érzékeny • Instabil • mérőműszer érzéketlen

Bioszenzorok • Kanári madár – Gyors anyagcsere – Érzékeny a környezetre – CH 4, CO kimutatás

Bioszenzorok - BOI • Biológiai oxigény (BOI, BOD) – Gáznyomást mér • Corg + O 2 = CO 2 • Na. OH + CO 2 = Na. CO 3 + H 2 O – Mikróbák fogyasztják az O 2 -t – Hőmérséklet – Kevertetés – Nitrifikáció, toxikus anyagok gátolnak • Kémiai oxigény (KOI, COD) – KMn. O 4

Bioszenzorok - elektrokémia • Glükóz kimutatás • Gyógyászatban • Iparban • Glükóz oxidáz • FAD fluoreszcencia • Redox – elektród • H 2 O 2 - oxidálószer

Bioszenzorok - Immunológia • Human chorion gonadotropin (h. CG) – Terhességi teszt • polipeptid hormon • petesejt beágyazódást indít – Ellenanyagok • h. CG ellen: immobilizált, szabadon mozgó + rögzített pozitív jel • anti-h. CG ellen: negatív kontroll

Bioszenzorok - Immunológia • Human chorion gonadotropin (h. CG) – Terhességi teszt • polipeptid hormon • petesejt beágyazódást indít – Ellenanyagok • immobilizált, másodlagos enzim jelölt • h. CG ellen: szabadon mozgó + rögzített pozitív jel • anti-h. CG ellen: negatív kontroll

Bioszenzorok - ELISA • Enzyme linked immunosorbent assay (ELISA) – Általános ellenanyag kikötve – Antigén kötődik – Specifikus, antigén elleni ellenanyag kötődik – Anti-antigén másodlagos ellenanyag marker enzimmel (HRPO, Biotin-avidin, fluoreszcens festék jelölt) kötődik – Színreakció

Bioszenzorok - PSR • Plazmon felületi rezonancia (PSR) – Fémréteg két oldaláról visszavert fehér fény – Erősítő és gyengítő rezonanciák – Hullámhossz és görbe eltolódásából mérjük a makromolekulák közötti kölcsönhatást

Bioszenzorok - QCM • Kvarc kristály mikromérleg (QCM) – Piezoelektromos kvarc kristály – Mechanikai vibrációra áramot termel – Nagyon érzékeny a felületi lerakódásokra – Biológiai minta kis változását méri

Bioszenzorok – QCM • Monoklonális ellenanyag QCM – Antigén-antitest versengés elvén alapul – Kis molekulákra is jó – Ig. G tömege egyforma = változás kvantitatív – Kimutatási idő: 1 perc

Bioszenzorok – DNS chip – Teljes genom expressziót vizsgál – Hordozóra a “próba” ezzel hibridizál a “target” – Egy dimenzió: a target egyszer jelölt pl. radioaktívan – Két dimenzió: eltérő színű jelölések • Expressziós mintázat • Diagnosztikai értékű

Proteomikai munkafázisok

A vad és az fnr. T mutáns (FNRTM) törzsek fehérjéinek analízise 2 D-gélelektroforézissel BBS FNRTM

Bioszenzor - fluoreszcencia • Glükóz – Glükóz a cukorkötő concanavalin A fehérjéhez kötődik – Fluoreszcencia kioltás, ha nincs kötődés – Tehát ha van fluoreszcencia az arányos a glükóz koncentrációval

Bioszenzor - fluoreszcencia • Rekombináns élesztő – Trinitrotoluol (TNT) bontó enzim – Zöld fluoreszkáló fehérje (GFP) – Érzékeny antiterrorista szenzor

Bioszenzorok - jövő • Biológia – Immunológia (10 -12 M) vs. Enzim (10 -6 M) – Stabilitás – Szerves oldószerben • Detektorok – Kevésbé érzékeny, mint a biológia – On line – Méretcsökkentés