Fed-batch culture
ফেড-ব্যাচ কালচারকে, বিস্তৃত অর্থে, জৈবপ্রযুক্তিগত প্রক্রিয়াগুলিতে একটি কার্যকরী কৌশল হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয় যেখানে চাষের সময় বায়োরিয়েক্টরকে এক বা একাধিক পুষ্টি (সাবস্ট্রেট) খাওয়ানো হয় (সরবরাহ করা হয়) এবং যেখানে পণ্য (গুলি) বায়োরিয়েক্টরের মধ্যে থাকে। পদ্ধতির একটি বিকল্প বর্ণনা হল এমন একটি কালচার যেখানে "একটি বেস মাধ্যম প্রাথমিক কোষ কালচারকে সমর্থন করে এবং পুষ্টি হ্রাস রোধ করতে একটি ফিড মাধ্যম যোগ করা হয়"। এটি এক ধরনের আধা-ব্যাচ সংস্কৃতিও। কিছু কিছু ক্ষেত্রে, সমস্ত পুষ্টি বায়োরিয়েক্টরে খাওয়ানো হয়। ফিড-ব্যাচ কালচারের সুবিধা হল যে কেউ ইচ্ছাকৃতভাবে কাঙ্ক্ষিত স্তরে (অনেক ক্ষেত্রে, নিম্ন স্তরে) কালচার তরলে ফিড-সাবস্ট্রেটের ঘনত্ব নিয়ন্ত্রণ করতে পারে। সাধারণভাবে বলতে গেলে, যখন কোনও পুষ্টির (বা পুষ্টির) ঘনত্ব নিয়ন্ত্রণ কাঙ্ক্ষিত বিপাকীয় পদার্থের ফলন বা উৎপাদনশীলতাকে প্রভাবিত করে, তখন প্রচলিত ব্যাচ কালচারের তুলনায় ফিড-ব্যাচ কালচার উচ্চতর হয়। জৈবপ্রক্রিয়াগুলির ধরন জৈবপ্রক্রিয়াগুলির যে ধরনের জন্য ফিড-ব্যাচ কালচার কার্যকর তা নিম্নরূপ সংক্ষিপ্ত করা যেতে পারেঃ সাবস্ট্রেট ইনহিবিশন [1] মিথেনল, ইথানল, অ্যাসিটিক অ্যাসিড এবং সুগন্ধযুক্ত যৌগগুলির মতো পুষ্টি উপাদানগুলি তুলনামূলকভাবে কম ঘনত্বেও অণুজীবের বৃদ্ধিকে বাধা দেয়। এই ধরনের স্তরগুলি সঠিকভাবে যোগ করার মাধ্যমে বিলম্ব-সময়কে সংক্ষিপ্ত করা যেতে পারে এবং কোষের বৃদ্ধিতে বাধা উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করা যেতে পারে। 2. উচ্চ কোষের ঘনত্ব (উচ্চ কোষের ঘনত্ব) [1] একটি ব্যাচ সংস্কৃতিতে, খুব উচ্চ কোষের ঘনত্ব অর্জন করতে, যেমন। শুষ্ক কোষ/এল-এর 50-100 গ্রাম, মাধ্যমের পুষ্টির উচ্চ প্রাথমিক ঘনত্ব প্রয়োজন। এই ধরনের উচ্চ ঘনত্বে, পুষ্টিগুলি প্রতিরোধমূলক হয়ে ওঠে, যদিও ব্যাচ কালচারে ব্যবহৃত স্বাভাবিক ঘনত্বে তাদের কোনও প্রভাব নেই। 3. গ্লুকোজ প্রভাব (ক্র্যাবট্রি প্রভাব) [1] মাল্ট ওয়ার্ট বা গুড় থেকে বেকারের খামির উৎপাদনে 1900-এর দশকের গোড়ার দিক থেকে এটি স্বীকৃত যে কালচার তরলে অতিরিক্ত চিনি উপস্থিত থাকলে পর্যাপ্ত দ্রবীভূত অক্সিজেনের (ডিও) উপস্থিতিতেও ইথানল উত্পাদিত হয়। ইথানল কম কোষ উৎপাদনের একটি প্রধান কারণ। গ্লুকোজের ঘনত্বের উপস্থিতিতে অ্যারোবিক ইথানল গঠন গ্লুকোজ এফেক্ট বা ক্র্যাবট্রি এফেক্ট নামে পরিচিত। এই প্রভাব কমাতে, সাধারণত বেকারের খামির উৎপাদনের জন্য একটি ফিড-ব্যাচ প্রক্রিয়া ব্যবহার করা হয়। এসচেরিকিয়া কোলাই এবং ব্যাসিলাস সাবটিলিসের অ্যারোবিক সংস্কৃতিতে, অ্যাসিটিক অ্যাসিডের মতো জৈব অ্যাসিডগুলি (এবং কম পরিমাণে, ল্যাকটিক অ্যাসিড এবং ফর্মিক অ্যাসিড), যখন চিনির ঘনত্ব বেশি হয় তখন উপজাত হিসাবে উত্পাদিত হয় এবং এই অ্যাসিডগুলি কোষের বৃদ্ধিকে বাধা দেয় পাশাপাশি বিপাকীয় ক্রিয়াকলাপের উপর অবনতিশীল প্রভাব দেখায়। এই অ্যাসিডগুলির গঠনকে ব্যাকটেরিয়াল ক্র্যাবট্রি প্রভাব বলা হয়। 4. ক্যাটাবোলাইট দমন [1] যখন কোনও অণুজীবে গ্লুকোজের মতো দ্রুত বিপাকীয় কার্বন-শক্তির উৎস সরবরাহ করা হয়, তখন এটিপি-র আন্তঃকোষীয় ঘনত্বের ফলে এনজাইম (গুলি) জৈব সংশ্লেষণের দমন ঘটে, যার ফলে শক্তির উৎসের ধীরে ধীরে বিপাক ঘটে। এই ঘটনাকে ক্যাটাবোলাইট দমন বলা হয়। অনেক এনজাইম, বিশেষত ক্যাটাবলিক পথের সাথে জড়িত, এই দমনমূলক নিয়ন্ত্রণের সাপেক্ষে। এনজাইম জৈবসংশ্লেষণে ক্যাটাবোলাইট দমন কাটিয়ে ওঠার একটি শক্তিশালী পদ্ধতি হল একটি ফিড-ব্যাচ কালচার যেখানে কালচার তরলে গ্লুকোজের ঘনত্ব কম রাখা হয়, যেখানে বৃদ্ধি সীমাবদ্ধ থাকে এবং এনজাইম জৈবসংশ্লেষণকে দমন করা হয়। পেনিসিলিয়াম ক্রাইসোজেনম দ্বারা পেনিসিলিন গাঁজনে গ্লুকোজের ধীরে ধীরে খাওয়ানো এই বিভাগের একটি ধ্রুপদী উদাহরণ। 5টি। অক্সোট্রফিক মিউট্যান্ট [1] একটি মাইক্রোবিয়াল প্রক্রিয়ায় একটি অক্সোট্রফিক মিউট্যান্ট (পুষ্টিকরভাবে প্রয়োজন মিউট্যান্ট) নিযুক্ত করে, প্রয়োজনীয় পুষ্টির অতিরিক্ত সরবরাহের ফলে প্রতিক্রিয়া প্রতিরোধ এবং/অথবা শেষ-পণ্য দমন করার কারণে কাঙ্ক্ষিত বিপাকের সামান্য সঞ্চয়ের সাথে প্রচুর পরিমাণে কোষের বৃদ্ধি ঘটে। প্রয়োজনীয় পুষ্টির অনাহার, তবে, কোষের বৃদ্ধির পাশাপাশি পছন্দসই মেটাবোলাইটের সামগ্রিক উৎপাদনকে হ্রাস করে, কারণ উৎপাদন হার সাধারণত কোষের ঘনত্বের সাথে আনুপাতিক হয়। এই ধরনের জৈবপ্রক্রিয়ায়, প্রয়োজনীয় পুষ্টির সীমিত পরিমাণে মিউট্যান্ট বৃদ্ধি করে কাঙ্ক্ষিত মেটাবোলাইটের সঞ্চয় সর্বাধিক করা যেতে পারে। প্রয়োজনীয় পুষ্টির কম ঘনত্বে মিউট্যান্ট চাষ করার জন্য, এটি নিয়ন্ত্রিত হারে ব্যাচ কালচারে খাওয়ানো হয়। এই কৌশলটি প্রায়শই অক্সোট্রফিক মিউট্যান্টের সাথে শিল্প অ্যামিনো অ্যাসিড উৎপাদনে ব্যবহৃত হয়। একটি উদাহরণ হল হোমোসেরিন-বা থ্রেওনিন/মেথিওনিনের সাথে লাইসিন উৎপাদন-কোরিনেব্যাকটেরিয়াম গ্লুটামিকামের মিউট্যান্টের হোমোসেরিন ডিহাইড্রোজেনেস জিনের অভাব রয়েছে। 6টি। একটি দমনযোগ্য প্রবর্তক সহ একটি জিনের অভিব্যক্তি নিয়ন্ত্রণ একটি জিনের প্রতিলিপি যার একটি দমনযোগ্য প্রবর্তক খোলা পঠন কাঠামোর উজানে ডি. এন. এ-তে অপারেটর অঞ্চলের সাথে তথাকথিত হোলো-রিপ্রেসারের সংমিশ্রণ দ্বারা দমন করা হয়। যখন কালচার তরলে একটি নির্দিষ্ট রাসায়নিক যৌগ বিদ্যমান থাকে, তখন কোষে যৌগটি (বা তার মেটাবোলাইট) একটি অ্যাপো-রিপ্রেসারের (এক ধরনের ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টর) সাথে কো-রিপ্রেসার হিসাবে একত্রিত হয়ে হোলো-রিপ্রেসার গঠন করে। এই যৌগের ঘনত্ব যতটা সম্ভব কম রাখা (যদিও এখনও পর্যাপ্ত কোষের বৃদ্ধির অনুমতি দেয়) নিয়ন্ত্রিত জিনের অব্যাহত প্রকাশের অনুমতি দেয়। ফেড-ব্যাচ সংস্কৃতি এটি করার একটি শক্তিশালী কৌশল। দমনযোগ্য প্রবর্তকের উদাহরণ হল টিআরপি প্রবর্তক এবং ফোএ প্রবর্তক। 7. অপারেশনের সময় বৃদ্ধি, বাষ্পীভবনের ফলে হারিয়ে যাওয়া জলের পরিপূরক, এবং কালচার ব্রথের সান্দ্রতা হ্রাস [1] কালচারিং কৌশলের প্রকার উচ্চ কোষ-ঘনত্ব কালচার সাধারণত জৈব-শিল্প প্রক্রিয়াগুলিতে বায়োরিয়েক্টরে উচ্চ কোষের ঘনত্বে পৌঁছানোর জন্য ফিড-ব্যাচ কৌশল ব্যবহার করা হয়। বায়োরিয়েক্টরের দুর্বলতা এড়াতে বেশিরভাগ ক্ষেত্রে খাদ্য দ্রবণটি অত্যন্ত ঘনীভূত হয়। রিকম্বিনেন্ট অণুজীবের ফিড-ব্যাচ কালচার দ্বারা হেটেরোলোগাস প্রোটিনের উৎপাদন ব্যাপকভাবে অধ্যয়ন করা হয়েছে। পুষ্টির নিয়ন্ত্রিত সংযোজন সরাসরি সংস্কৃতির বৃদ্ধির হারকে প্রভাবিত করে এবং অতিরিক্ত প্রবাহ বিপাক (পার্শ্ব বিপাকের গঠন, যেমন এসচেরিকিয়া কোলাইয়ের জন্য অ্যাসিটেট, স্তন্যপায়ী কোষ সংস্কৃতিতে ল্যাকটিক অ্যাসিড, স্যাকারোমাইসেস সেরেভিসিতে ইথানল), অক্সিজেন সীমাবদ্ধতা (অ্যানেরোবায়োসিস) এড়াতে সহায়তা করে। কনস্ট্যান্টলি-ফিড-ব্যাচ কালচার সবচেয়ে সহজ ফিড-ব্যাচ কালচার হল সেই কালচার যেখানে বৃদ্ধি-সীমাবদ্ধ স্তরের ফিডের হার স্থির থাকে, অর্থাৎ। চাষের সময় খাদ্যের হার অপরিবর্তনীয় থাকে। এই কেসটি গ্রাফে দেখানো হয়েছে (এখানে কালচার ভলিউম পরিবর্তনশীল)। এই ধরনের ফিড-ব্যাচ কালচারকে কনস্ট্যান্টলি-ফিড-ব্যাচ কালচার (সি. এফ. বি. সি) বলা হয় এবং এটি গাণিতিক ও পরীক্ষামূলকভাবে সুপ্রতিষ্ঠিত। সি. এফ. বি. সি-তে, স্থির-ভলিউম সি. এফ. বি. সি এবং পরিবর্তনশীল-ভলিউম সি. এফ. বি. সি উভয় ক্ষেত্রেই অধ্যয়ন করা হয়েছিল। এক্সপোনেনশিয়াল-ফিড-ব্যাচ কালচার আদর্শ অবস্থায়, কোষগুলি দ্রুত বৃদ্ধি পায়। যদি বৃদ্ধি-সীমাবদ্ধ স্তরটির খাদ্য হার কোষের সূচকীয় বৃদ্ধির হারের অনুপাতে বৃদ্ধি করা হয়, তবে কালচার তরলে স্তরটির ঘনত্ব স্থির রেখে দীর্ঘ সময়ের জন্য কোষের নির্দিষ্ট বৃদ্ধির হার বজায় রাখা সম্ভব। প্রয়োজনীয় খাদ্যের হার (ভলিউমেট্রিক বা ভর) সময়ের সাথে সাথে তাত্পর্যপূর্ণভাবে বৃদ্ধি করতে হবে যাতে খাদ্য-ব্যাচ সংস্কৃতির এই পদ্ধতিকে সূচকীয়ভাবে খাদ্য-ব্যাচ সংস্কৃতি (ই. এফ. বি. সি) বলা হয়। সাবস্ট্রেট সীমাবদ্ধতা চুল্লিটির শীতলকরণ এবং অক্সিজেন স্থানান্তরের সাথে সংযুক্ত প্রযুক্তিগত সীমাবদ্ধতা এড়াতে প্রতিক্রিয়ার হার নিয়ন্ত্রণ করার সম্ভাবনা প্রদান করে। সাবস্ট্রেট সীমাবদ্ধতা বিপাকীয় নিয়ন্ত্রণের অনুমতি দেয়, আসমাটিক প্রভাব, ক্যাটাবোলাইট দমন এবং পার্শ্ব পণ্যগুলির উপচে পড়া বিপাক এড়াতে। নিয়ন্ত্রণ কৌশল একটি ফিড-ব্যাচ প্রক্রিয়ার বৃদ্ধি নিয়ন্ত্রণ করতে বিভিন্ন কৌশল ব্যবহার করা যেতে পারেঃ রেফারেন্স বায়োরিয়েক্টরস বায়োটেকনোলজি