Kesikli-biyoreaktör işletim türlerinin terapatik protein üretimine etkilerinin incelenmesi
Influences of batch bioreactor operation modes in therapeutic protein production
- Tez No: 386340
- Danışmanlar: PROF. DR. HASAN TUNÇER ÖZDAMAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Araştırmanın amacı, rekombinant Bacillus subtilis ile rekombinant insan büyüme hormonu (rhGH) üretiminde, rhGH üretimini verimliliği düşürmeden arttırmak için yarıkesikli-biyoreaktör işletim parametrelerinin belirlenmesi ve araştırılmasıdır. Rekombinant-plasmid pMK4::pre(subC)::hGH taşıyan B.subtilis ile hücre-dışı rhGH üretimi için kesikli-biyoreaktör proses bulguları değerlendirilerek, üretim ortamının belirlenen bileşiklerinin sürekli-beslenmesiyle yarıkesikli-biyoreaktör sistemi tasarımı için parametreler belirlenmiştir. Üretim ortamındaki üç girdi-bileşeninin (glukoz, NH4+, ve HPO4-2) sürekli beslenerek yarıkesikli-işletimle verimin arttırılabileceği öngörülmüştür. Kesikli-işletimden yarıkesikli-işletime geçiş-kalma-süresi tG'nin belirlenmesi için, üretim-bölgesinde uygun bir spesifik-çoğalma hızı (μ0=0.100 st-1) belirlenerek,, farklı yarıkesikli-biyoreaktör işletimi geçiş-kalma-sürelerinde (tG) hücre- ve substrat- için kütle-korunum denklemlerinden ön-hesaplanan QO(t) debi değişim eğrilerine uygun sürekli-besleme yapılarak, tasarlanan koşullarda, pilot-ölçek biyoreaktör deneyleri yapılmıştır. Yarıkesikli-işletime geçiş-kalma-süresi bulunduktan sonra, ürün verimini arttırmak için kullanılan μ0 değerlerinin üstündeki (μ0> 0.100 st-1) değerler için hesaplanan QO(t) değerlerinde ikinci-grup deneyler yaparak, μ0 için proses üretim-bölgesi üst-sınırı ve rhGH üretimini maksimum yapan μ0Max değeri bulunmuştur. rhGH üretimi için yarıkesikli-biyoreaktör işletim-stratejisi tasarımında, kesikli-işletimden yarıkesikli-işletime geçiş-kalma-süresi tG = 4 st'ta μ0Max=0.125 st-1 değerinde QO(t) üstel besleme stratejisiyle, CrhGH=127 mg dm-3'e ulaşılmıştır. Yarıkesikli-işletim stratejisiyle ulaşılan üretim verimi aynı başlangıç biyoreaktör işletim koşullarında kesikli-biyoreaktör işletimiyle ulaşılan değerden %36 daha fazladır; ve proses süresi 8 st kısalarak ürün verimliliği de arttırılmıştır. Üretim ortamında glukoz, hücre, rhGH, organik asit ve amino asit derişimlerinin kalma süresi t ile değişimleri; ve, Dinamik-Yöntemle sıvı-faz hacımsal kütle-aktarım katsayısı KLa ve hacımsal oksijen-tüketim hızı –rO'ın kalma süresi ile değişimleri, sırasıyla, ölçülmüş ve hesaplanmıştır. Rekombinant B.subtilis hücreiçi reaksiyon akıları, araştırma grubumuzda geliştirilen genom-seviye matematik model ile, deneysel veriler kullanılarak hesaplanmış; sonuçlar değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
The aim of this thesis-research is to determine and investigate design parameters for semibatch-bioreactor operation for heterologous-recombinant protein production by Bacillus subtilis, e.g., recombinant-human-growth-hormone (rhGH) production, for increasing production without decreasing productivity. Based on findings of batch bioprocess for rhGH production by B. subtilis carrying pMK4::pre(subC)::hGH, parameters to design semibatch-bioreactor system were determined based on continuous-feeding of components of production-medium. Three components of defined medium, i.e., glucose, NH4+, and HPO4-2, were predicted to feed continuously to increase the rhGH production together with fine-tuning bioreactor performance by keeping the productivity high. To determine the transition-residence-time tT indicating the time to shift batch-operation to semibatch, based on a specific-growth rate within the production region, i.e., μ0=0.100 h-1, using pre-calculated QO(t) flow-rate profiles of inlet-feed-stream by the mass-balance equations for the components B. subtilis- and glucose, a group of semibatch pilot-scale bioreactor experiments were conducted. After the determination of tT, using μ0 values higher than the specific-growth rate value used in first program, next group of semibatch experiments were conducted using pre-calculated QO(t) flow-rate profiles, the upper-limit of high production-region was found by determining μ0Max. The first-parameter semibatch-transition-residence-time was determined as tT=4 h, and the second-parameter was determined as μ0Max=0.125 h-1 by a dynamic pre-calculated QO(t) exponential volumetric-feed-rate, which enabled a rhGH concentration of CrhGH=127 mg/dm3, with a 36% higher yield than that of the batch-operation, and the productivity of the process increased, as the residence-time shortened 8h. The concentrations of glucose, cell, rhGH, amino and organic acids; and using Dynamic Method liquid-phase mass-transfer-coefficient KLa, and oxygen-consumption-rate –rO were, respectively, measured and calculated throughout the experiments. Using the genom-scale-model intracellular flux distributions in r-Bacillus subtilis were calculated.
Benzer Tezler
- Bira endüstrisi atıksularının anaerobik osmotik membran biyoreaktörde arıtımı
Treatment of brewery industry wastewater by anaerobic osmotic membrane bioreactor
AHMET MURAT BACAKSIZ
Doktora
Türkçe
2019
Çevre Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YASEMİN KAYA
PROF. DR. COŞKUN AYDINER
- Biogas recovery during anaerobic treatment of lignocellulose-rich pollutants with high sulphate content: an investigation via innovative applications
Yüksek sülfat içerikli lignoselüloz bakımından zengin kirleticilerin havasız arıtımı sırasında biyogaz geri kazanımı: yenilikçi uygulamalarla bir araştırma
EDA YARSUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇİĞDEM GÖMEÇ
- Design and characterization of 5-L autoclavable batch-culture bioreactor
5-L otoklavlanabilir kesikli işletim biyoreaktör dizaynı ve karakterizasyonu
ŞEYMA ÜNSAL BEYGE
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÇAĞDAŞ DEVRİM SON
DOÇ. DR. EMREN NALBANT ESENTÜRK
- Rekombinant insan büyüme hormonunu üretim sistemi ile biyoreaktör işletim koşulları etkileşimi
Interactions of recombinant human growth hormone production system and bioreactor operation conditions
ZÜLBİYE ULUŞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUNÇER H. ÖZDAMAR
- Rekombinant proteaz üretiminde biyoreaktör işletim parametrelerinin hücreiçi tepkime hızlarına ve verime etkisi
Effect of bioreactor operation parameters on intracellular reaction rates and yield in recombinant protease production
ESRA BİLİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUNÇER H. ÖZDAMAR
DOÇ. DR. PINAR ÇALIK