Akonáhle sú v stacionárnej fáze rastu, pôsobia sa dve úrovne: typ bioreaktora a zloženie / stav kultivačného média. Prvý parameter nám umožňuje kalibrovať plodinu smerom k adekvátnej produkcii účinných látok. V závislosti od typu bioreaktora a podmienok rastu, ktoré to spôsobuje, sa rozlišujú tieto:
- Bioreaktory s uzavretou slučkou: inokulárne bunky sa nechajú rásť, kým sa nedosiahne stacionárna fáza rastu, médium zostane vždy rovnaké a systém zostane uzavretý; týmto spôsobom bunky začnú samy produkovať sekundárne metabolity, pretože vycítia, ako postačuje prvkom stresu je nedostatok jednej z ich živín.Bunky sú držané v uzavretom systéme na produkciu sekundárnych metabolitov po určitú dobu, ktorá sa líši od niekoľkých dní až po celý týždeň - 15 dní; po uplynutí tejto doby sa systém otvorí a sekundárne metabolity sa extrahujú z pôdy. a z buniek (niektoré metabolity zostávajú zachytené vo vakuole, zatiaľ čo iné sa uvoľňujú do životného prostredia).
- Bioreaktory s polokontinuálnym cyklom: cyklus prispôsobený tým druhom plodín, ktoré okrem nedostatku nutričných a pôdnych rastových faktorov vyžadujú aj ďalšie prvky stresu. Hovorí sa tomu polokontinuálne, pretože už v strede exponenciálneho rastu bunky začínajú produkovať sekundárne metabolity; je to pravdepodobne spôsobené zmenou kultivačného média, napríklad v dôsledku masívnej extrúzie sekundárneho odpadového katabolitu, toxického pre bunky, a teda prvku stresu. V tomto mieste sa 50% bunkovej hmoty odoberie z bioreaktora s 50% kultivačného média; rôzne účinné látky sa potom extrahujú z tejto vzorky.
Do bioreaktora, v ktorom je obsiahnuté zvyšné percento buniek a kultivačného média, sa pridá ekvivalentný alikvot nového média, aby sa bunkám umožnilo pokračovať v exponenciálnej fáze rastu od nulového času. V tomto prípade sa systém otvorí, keď bunky sú stále v exponenciálnej fáze Bioreaktor je definovaný ako „polokontinuálny“, pretože sa z neho v pravidelných intervaloch extrahuje malé, ale dostatočné množstvo účinných látok.
Uzavretý alebo polokontinuálny rastový systém je zvolený na základe produktívnej kapacity bunkového typu. Existujú bunky, ktoré produkujú viac metabolitov s určitým rastovým systémom než s iným.
- Bioreaktory s kontinuálnym cyklom: sú najpoužívanejšie, najmodernejšie a navrhnuté. Umožňujú plodine dosiahnuť stacionárnu fázu rastu; v tomto mieste sa kontinuálne odoberajú veľmi malé alikvóty buniek a média v pravidelných a blízkych časových intervaloch; malé stiahnutie umožňuje kalusu regenerovať rovnaký počet buniek, ktoré boli odstránené, pričom zozbierané médium je nahradené novým. Bunky sa tak udržia v rovnováhe na vlákne výroby účinných látok; niť čo predstavuje optimalizáciu z hľadiska kvality a kvantity výroby účinných látok. Tento konštantný a nepretržitý odber vzoriek, ako aj pridávanie novej pôdy sú automatizovaným spôsobom monitorované chemostatmi a turbostatmi. Chemostat je zariadenie zodpovedné za monitorovanie kultivačných podmienok, akými sú pH a výživové prvky tvoriace pôdu; keď tieto nie sú dostatočné, zariadenie zasiahne zavedením opravných prostriedkov. Na druhej strane turbostaty merajú optickú hustotu kultúry, ktorá je priamo úmerná množstvu buniek; keď táto dosiahne maximálnu prahovú hodnotu, a odoberie sa malé množstvo a potom sa podrobí extrakcii aktívnych zložiek.
- Imobilizované bunkové bioreaktory: modalita podobná typu s uzavretou slučkou, líši sa však v prípade, že akonáhle sa zistí schopnosť bunkovej kultúry produkovať sekundárne metabolity, do bioreaktora sa zavedú želatinizačné zlúčeniny alebo pevné nosiče, ktoré zostanú uzavreté. Tieto podpery umožňujú, aby sa suspenzná kultúra stala pevnou kultúrou vždy v bioreaktore, kde sú bunky vo forme mikroagregátov rovnako v kontakte s kultivačným médiom, a preto sú rovnako citlivé na podnety média. Pri určitých bunkových kultúrach patriacich k určitej rastline druhy, pevná podpora predstavuje v skutočnosti mechanický stimul schopný indukovať citlivú morfologickú a funkčnú diferenciáciu; inými slovami, bunky sa začínajú, aj keď pomaly, diferencovať do organizovaných tkanív; makro alebo mikroskopická morfologická / fyziologická diferenciácia väčšinu času zodpovedá na metabolickú diferenciáciu. Na záver možno povedať, že imobilizácia plodín môže podporovať produkciu sekundárnych zlúčenín.
Ďalšie články na tému „Biotechnológia: typy bioreaktorov a ich aplikácie“
- Biotechnológia: bioreaktory a syntéza účinných látok
- Farmakognózia
- Biotechnológia: faktory, ktoré ovplyvňujú produkciu účinných látok
