ES2234065T3 - Procedimiento para la obtencion en vivo de contenidos de celulas. - Google Patents

Procedimiento para la obtencion en vivo de contenidos de celulas.

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ES2234065T3 ES98121244T ES98121244T ES2234065T3 ES 2234065 T3 ES2234065 T3 ES 2234065T3 ES 98121244 T ES98121244 T ES 98121244T ES 98121244 T ES98121244 T ES 98121244T ES 2234065 T3 ES2234065 T3 ES 2234065T3
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Abstract

SE DESCRIBE UN PROCEDIMIENTO PARA LA RECUPERACION IN VIVO DE SUSTANCIAS INTERNAS DE CELULAS, EN DONDE LAS CELULAS SUSODICHAS EXISTEN EN UN PRIMER ESTADO, EN EL CUAL HAY UNAS CONDICIONES CUASI ESTACIONARIAS ENTRE CELULAS Y MEDIO AMBIENTE, BRUSCAMENTE SE CAMBIA A UN SEGUNDO ESTADO, EN EL CUAL SE OBLIGA A LAS CELULAS, A QUE REACCIONEN CON EL EXTERIOR EXCRETANDO SUSTANCIAS INTERNAS, PARA CONSEGUIR UNA ADAPTACION DE LAS CELULAS A LAS CONDICIONES DEL SEGUNDO ESTADO.

Description

Procedimiento para la obtención en vivo de contenidos de células.
Es objeto de la presente invención el uso hidroxiectoína y/o ectoína en cosmética.
A partir de E. A. Galinski, K. Lippert, NATO ASI Ser., Ser. A 1991, 201 (Gen. Appl. Aspects Halophilic Microorg.) 351-8 se conoce la presencia de ectoínas en microorganismos halófilos, la estructura del compuesto así como su extracción de los microorganismos halófilos. Además, a partir de la publicación se conoce el uso de ectoínas para la estabilización de enzimas lábiles. Además se estudia la crioprotección de lactatodeshidrogenasa mediante ectoína.
En E. A. Galinski, K. Lippert, Appl. Microbiol. Biotechnol. 1992, 37(1), 61-5 se estudia el efecto de los solutos compatibles ectoína e hidroxiectoína en la estabilización de los enzimas lactatodeshidrogenasa y fosfofructoquinasa sensibles al calor, al frío y a la desecación.
Por ejemplo, son compuestos con el elemento estructural de fórmula I, los compuestos naturales que se pueden aislar de los cultivos correspondientes. Los compuestos que contienen el elemento estructural
IR^{1} - N = C(R^{2}) - NHR^{3}
se pueden encontrar en forma protonada con las estructuras prototrópicas (II) y (III),
\hskip0,8cm
R^{1+}NH = C(R^{2}) -- NHR^{3}
\hskip1.cm
II
\hskip2cm
<->
\hskip2cm
R^{1}-- N = C(R^{2}) -- ^{+}NH_{2}R^{3}
\hskip1cm
I
Además, R^{1} y/o R^{3} son derivados de alquilo, cicloalquilo o sustituidos o funcionalizados con heteroátomos, en los que la derivatización se realiza con derivados hidroxílicos, de ácido sulfónico, de ácido carboxílico, como amidas, ésteres, etc., carbonilo, éter, alcoxilo y otros derivados de grupos hidroxílicos y en los que R^{1} y R^{3} pueden formar un anillo junto con el elemento estructural según la fórmula I, así como R^{2} es hidrógeno o posee uno de los significados mencionados para R^{1}, R^{3}.
Los compuestos se pueden usar para la estabilización de enzimas y otras biomoléculas en disoluciones acuosas y disolventes orgánicos, así como para la estabilización frente a condiciones desnaturalizantes.
Junto a los enzimas entran en consideración como biomoléculas, por ejemplo, proteínas u otros biopolímeros. Como reactivos desnaturalizantes se mencionan sales, valores de pH extremos, detergentes, ureas, cloruro de guanidinio y otros compuestos. El uso de las sustancias mencionadas con el elemento estructural I permite la obtención de la estructura compleja de las propias biomoléculas bajo las condiciones mencionadas.
Con preferencia se emplean compuestos que contienen el elemento estructural I en un sistema de 6 a 8 miembros. Como sustancias especialmente preferibles han dado buen resultado las sustancias de la clase de las ectoínas, especialmente ectoína e hidroxiectoína.
Además, entran en consideración los compuestos que están derivatizados en los grupos funcionales de los compuestos de ectoína mencionados. En el caso de la hidroxiectoína, a partir del grupo hidroxilo se pueden formar éteres o ésteres. A partir del grupo carboxilo se pueden formar amidas o ésteres. El grupo carboxilato se puede reemplazar por un grupo carbonilo o un grupo ácido sulfónico y/o sus ésteres y amidas.
Como sustancias naturales extraíbles de cultivos bacterianos entran en consideración especialmente los osmóticos de los grupos siguientes: ectoínas, especialmente ectoína e hidroxiectoína, que se pueden emplear como compuestos higroscópicos; aminoácidos y sus derivados, especialmente diaminoácidos N-acetilados, como N-acetil-lisina y N-acetil-ornitina, dicarboxamidas N-modificadas; azúcar y sus derivados, por ejemplo trehalosa (estabilizador de secado), polioles, betaínas, péptidos y proteínas.
La hidroxiectoína óptimamente activa de la fórmula siguiente es formada especialmente por Halomonas elongata y Marinococcus halophilus.
1
S,S-\alpha-amino-\beta-hidroxiectoína
Esta sustancia, junto a otros derivados de ectoína, se puede emplear por ejemplo para la crioprotección de principios activos biológicos, células, frascos de sangre, etc. y puede encontrar uso en la técnica médica, cosmética y la industria farmacéutica.
La ectoína y los derivados de ectoína como la hidroxiectoína se pueden usar también en medicamentos. Especialmente la hidroxiectoína se puede usar para la fabricación de un medicamento para el tratamiento de enfermedades de la piel. Otras áreas de aplicación de la hidroxiectoína y otros derivados de ectoína son típicamente áreas en las que, por ejemplo, se usa trehalosa como aditivo. Así, los derivados de ectoína, como la hidroxiectoína, pueden encontrar uso como aditivo en células secas de levaduras y bacterias. También se pueden proteger productos farmacéuticos como péptidos y proteínas farmacéuticamente activos no glicosilados, por ejemplo, t-PA, con ectoína o sus derivados.
Por eso, un primer objeto de la presente invención es el uso de hidroxiectoína y/o ectoína como aditivo efectivo en la crioprotección de células en la industria cosmética.
Un segundo objeto de la presente invención es el uso de ácido (S)-1,4,5,6-tetrahidro-2-metil-4-pirimidin-carboxílico (ectoína) o ácido (S,S)-1,4,5,6-tetrahidro-5-hidroxi-2-metil-4-pirimidin-carboxílico para la fabricación de una preparación cosmética.
Un objeto no reivindicado de la presente invención son las preparaciones farmacéuticas que contienen ácido (S)-1,4,5,6-tetrahidro-2-metil-4-pirimidin-carboxílico (ectoína) o ácido (S,S)-1,4,5,6-tetrahidro-5-hidroxi-2-metil-4-pirimidin-carboxílico con la condición de que se excluyen las preparaciones que se componen de ectoína o hidroxiectoína, que se componen de ectoína o hidroxiectoína y agua, o que contienen agua, ectoína o hidroxiectoína y un enzima seleccionado entre lactatodeshidrogenasa y fosfofructoquinasa.
Además se da a conocer que el procedimiento para la obtención in vivo de contenidos de células depende de que las células cultivadas previamente que han crecido en un primer medio determinado, se transfieren a un segundo medio. Mediante este choque se obliga a las células a reaccionar, mediante aportación de contenidos celulares en el entorno, para alcanzar una adaptación de las células a las condiciones existentes en el segundo medio. Además, los pasos del procedimiento antes mencionados se tienen que realizar al menos dos veces (choque de cambio).
El cambio en el entorno de las células en el primer medio se puede alcanzar por ejemplo, mediante el cambio de la presión, de la temperatura, de la concentración de sustancias, del valor de pH o combinaciones de estas condiciones.
Así, por ejemplo, es posible provocar un choque mediante cambios de las condiciones osmóticas en el medio de cultivo.
El procedimiento se puede combinar con preferencia con otras condiciones, como aquellas que provocan un aumento de la permeabilidad de las membranas celulares, como por ejemplo el procedimiento de electroporación. La permeabilidad de las membranas celulares se puede cambiar también mediante sustancias permeabilizantes. A éstas pertenecen especialmente los antibióticos péptidicos y depsipeptídicos formadores de poros y/o estimulantes de la difusión, por ejemplo, valinomicina, polimixina, gramicidina, nisina, así como detergentes como por ejemplo dodecilsulfato sódico, Triton X, bromuro de cetiltrimetilamonio. El crecimiento de las células en medios pobres también puede conducir a un aumento de la permeabilidad celular. Esto sucede especialmente cuando las células retienen determinados nutrientes, como biotina o manganeso. La membrana celular de las células respectivas también puede ser permeable por el uso de mutantes cuyo metabolismo lipídico está alterado.
A causa del hecho de que las células no se destruyen sino que solamente ceden contenidos celulares al medio a través de derrames, que pueden existir en forma de poros específicos o inespecíficos o sistemas de transporte activos, el procedimiento según la invención se puede organizar de forma continua mediante regeneración del primer medio y cambio de nuevo en el segundo medio. Esto se realiza según la invención en forma de los llamados choques de cambio en un control cíclico del proceso. Entre los choques de cambio las células se mantienen con preferencia a condiciones constantes hasta que entre las células y el entorno existen condiciones casi estacionarias.
Como células que se pueden someter al procedimiento según la invención entran en consideración microorganismos, especialmente bacterias, hongos, levaduras, algas, algas rojas o células de organismos superiores, tejidos animales o vegetales; u órganos.
En determinadas configuraciones puede ser ventajoso emplear células manipuladas genéticamente que sintetizan determinadas sustancias y ceden éstas al entorno como consecuencia del choque.
Según el procedimiento se trabaja en una de las formas de realización preferible, como se describe a continuación. Por ejemplo, eubacterias halotolerantes aclimatadas a salinidad elevada producen sustancias naturales de bajo peso molecular (osmóticos), que estabilizan enzimas nativos en un medio de baja actividad en agua. Se pueden emplear como sustancias protectoras en tecnología enzimática y también como sustancias protectoras frente al calor, la congelación y el secado. Muchos de estos "solutos", como por ejemplo compuestos de la clase de los ácidos tetrahidropirimidincarboxílicos, son fácilmente accesibles biotecnológicamente en la aplicación del procedimiento. El procedimiento aprovecha la capacidad de los organismos halotolerantes de exportar rápidamente grandes cantidades de osmóticos orgánicos en un estrés de dilución, para evitar lugares de las células condicionados osmóticamente. Es ventajoso en el procedimiento el hecho de que la eliminación de sustancias acumuladas citoplasmáticamente también se puede inducir en cepas salvajes, y que el producto se encuentra en forma relativamente pura en un medio acuoso diluido. De esta manera se facilita esencialmente la purificación problemática de compuestos orgánicos de bajo peso molecular. Ya que por ejemplo la producción de los solutos se realiza de forma prioritaria e independientemente del crecimiento celular, en el procedimiento de incorporación a menudo se repite a discreción la extracción in vivo y se puede seguir en un procedimiento continuo de bio-conversión con reciclado de
biomasa.
En una forma de realización preferible del procedimiento se emplean microorganismos como proteobacterias, especialmente Halomonadaceas, o Firmicutes, por ejemplo, Micrococci.
Mediante la dilución gradual de un cultivo celular denso, el análisis del contenido celular segregado y la determinación final del número de células vivas se puede identificar un organismo apropiado que también tolera estrés de dilución extremo.
Las células se transfieren con preferencia de un entorno con una osmolaridad de hasta 30 Osmol a un entorno con la menor osmolaridad posible. La osmolaridad se puede variar también entre 5 y 1 Osmol.
Un organismo preferible también debería crecer rápidamente sin nutrientes complejos, poder enriquecer el producto deseado a concentración elevada (hasta 2 M) en el citoplasma dado el caso a causa de la manipulación genética, y soportar sin perjuicio choques de cambio, con preferencia entre disolución de cloruro sódico al 20% y agua pura. Mediante la incubación en medio nutriente de baja osmolaridad (idealmente agua) las células se ven forzadas a la cesión de sus osmóticos. El medio de baja osmolaridad eliminado de las células contiene los osmóticos (disolución del producto). El control cíclico del proceso permite un control más económico del proceso, ya que las células cultivadas una vez se pueden emplear varias veces para la producción de osmóticos. Una apertura de las células se desarrolla del mismo modo que la separación del producto y los restos celulares.
La separación necesaria para el intercambio de los medios nutrientes de las células del medio exterior se puede realizar de formas diferentes. Abajo se mencionan métodos como la centrifugación, la filtración, la floculación o la inmovilización de las células. Sin embargo, el cambio de la osmolaridad se puede alcanzar mediante una solubilidad variable de los osmóticos en el medio exterior, por ejemplo, a través de temperatura, a través de su grado de polimerización o complejación. Según la selección del procedimiento de separación, la construcción de instalaciones para el cultivo de células presenta determinadas diferencias. Es ventajosa una carga elevada de la instalación con células, ya que de esta manera se puede aumentar el rendimiento. La densidad celular elevada se puede alcanzar, por ejemplo, mediante una fermentación de elevada densidad celular o un procedimiento de inmovilización, que conduce a una elevada proporción de células en el inmobilizado.
A continuación se describe un transcurso típico del procedimiento en el ejemplo del cultivo de Halomonas elongata.
El cultivo previo de Halomonas elongata se introduce en el biorreactor en el procedimiento de lote. La fermentación de lote se realiza hasta que se ha usado una gran parte de la fuente de carbono, por ejemplo en forma de glucosa.
Muchos componentes importantes de la disolución de nutriente, como por ejemplo glucosa o metanol, se pueden emplear sólo en cantidades limitadas, ya que en concentración demasiado elevada inhiben además el crecimiento de los microorganismos. Sin embargo, para alcanzar elevadas densidades celulares se puede alimentar continuamente con aquellas sustancias limitantes del crecimiento durante la duración de la fermentación compacta ("cultivo fed-batch"). Si la alimentación se realiza a velocidades de alimentación crecientes exponencialmente, se mantiene de forma óptima el crecimiento exponencial de los microorganismos y se alcanza un máximo rendimiento espacio-tiempo. Si se seleccionan bien los parámetros, a cada instante de tiempo del crecimiento exponencial se puede alimentar con las cantidades correspondientes de sustrato. Si los parámetros no se equilibran de forma óptima, en el caso extremo pueden aparecer acumulaciones de sustrato en el reactor y con ello se inhibe el crecimiento de los microorganismos hasta la muerte de los microorganismos.
La estrategia de alimentación óptima se efectúa por ejemplo según el algoritmo de Keller y Dunn (Keller R. y Dunn I. J. Fed-batch microbial culture: models, errors and applications. J. appl. Chem. Biotechnol., 28: 508 a 514, (1978)).
En la fermentación de densidad celular elevada se incluye el paso de procedimiento del concentrado de la suspensión de células. Para extraer a continuación los solutos de las células es recomendable, en primer lugar eliminar gran parte del medio exterior. Este concentrado de la suspensión de células se puede realizar especialmente mediante filtración de flujo transversal. Para ello la suspensión de células se impulsa mediante un dispositivo de impulsión, como una bomba, a través de un dispositivo de filtración, por ejemplo un cartucho de filtro.
Las filtraciones de flujo transversal encuentran variada aplicación desde hace algunos años, por ejemplo:
-
en la obtención de enzimas de homogeneizados celulares
-
para la cosecha de células tanto de bacterias como de cultivos celulares animales
-
en fermentaciones con soportes celulares para el aumento de la densidad celular (densidad del catalizador) y al mismo tiempo purgado del producto (inhibidor) en el filtrado.
Tras la concentración de las células éstas se exponen a un choque hipo-osmótico. El estrés de dilución es provocado por ejemplo, por adición de agua destilada estéril hasta el volumen de partida de líquido del cultivo. Con preferencia se añade el agua durante un periodo de tiempo de menos de 30 minutos.
Después de esto se realiza con preferencia una segunda concentración de la suspensión de células, que se puede llevar a cabo de forma análoga a la primera filtración. El medio exterior filtrado desde ahora contiene el producto y es absorbido. La disolución de producto se puede procesar entonces según los procedimientos conocidos.
A continuación de esto se practica un choque hiper-osmótico con preferencia para el control continuo del procedimiento, en el que además se añade hasta el volumen de partida una disolución de nutrientes de elevada concentración con elevado contenido en sal. Se recomienda realizar la adición en un intervalo de tiempo largo como en la realización del choque hipo-osmótico.
Tras el choque hiper-osmótico puede ser ventajoso mantener las células en una fase de regeneración para facilitar una síntesis completa de los solutos compatibles en el interior de las células. Después, la disolución de cultivo celular está preparada para otro ciclo que consta de los pasos de concentración de las células, choque hipo-osmótico, filtración de la disolución del producto, choque hiper-osmótico y fase de regeneración.
Las figuras 1 y 2 muestran representaciones esquemáticas del control del proceso en el modo de filtración (figura 1) y en el procedimiento de cuerpo sólido (figura 2).
La figura 1 describe una disposición compuesta por un fermentador 1, en el que se introduce el cultivo de bacterias. El fermentador está provisto de un sistema de medida del enturbiamiento 2, un sistema de medida de la conductividad 80, un agitador 3 y las conducciones y derivaciones 4, 5, 6 y 7. El recipiente contenedor 10 está conectado a través de la conducción 4 con el fermentador y además presenta con preferencia una conexión 11 con la unidad de filtración de flujo transversal 20 a través de una válvula de varias vías, especialmente 3 vías.
Mediante la bomba 8 se recibe el medio a través de la unidad de filtración de flujo transversal 20 y se concentra el contenido del reactor. Entonces, a través de la conducción 15 el medio recibido, a través de la válvula de 3 vías se puede transportar (posición A) o recoger en al recipiente contenedor 10 y dado el caso se puede reutilizar tras el procesado (purificación) (posición C). A través de la conducción de entrada 5 se alcanza después del choque hipo-osmótico, en el que se introduce agua hasta que se vuelve a producir el volumen original en el recipiente de reacción 1. Después, el medio de cultivo desde ahora osmótico se puede eliminar de nuevo a través de la derivación 7 y la unidad de filtración de flujo transversal 20 y entonces se transfiere a través de una conexión alternativa de la válvula de 3 vías 30 (posición B) hacia el lado del producto en un recipiente de recogida 40 correspondiente.
Las relaciones osmóticas originales se pueden restablecer mediante la adición del medio del recipiente contenedor 10 y/o medio muy salino.
En otra forma de realización que se representa en la figura 2 el cultivo de cuerpo sólido o lecho fluidificado 60 está provisto de las conducciones 65, 66. El cultivo 60 consta de los correspondientes organismos inmovilizados. La conducción 65 está unida con el recipiente contenedor 70, en el que se almacena la disolución nutritiva. A través de la conducción 66 se conduce el medio para el choque hipo-osmótico.
A través de la bomba 8 se puede extraer respectivamente el medio y según el paso del procedimiento se introduce en el recipiente contenedor 70 a través de la válvula de 3 vías 30, se recoge y se procesa (posición C) o la disolución de producto se recoge en la posición B de la válvula de 3 vías. Con preferencia, en la derivación 7 se disponen dispositivos de medida como sistemas de medida de la conductividad 80 o fotómetros de caudal 90 para el control de la salinidad y/o monitorización del producto.
También pueden ser otras sondas, antenas de medida. Opcionalmente también se pueden incluir respectivamente unidades de control.
Ejemplo de prueba
Biorreactor de 1,5 l: Biostat M (B. Braun, Melsungen) con componente de medida HE6. En el biorreactor se recogieron datos de medida a través de un gran número de sondas: sondas de pH, sondas de pO_{2}, sondas OD, sondas de espuma, sondas de temperatura y sondas de conductividad. Los datos de medida se transmiten al segundo componente esencial de la instalación, el sistema de control del fermentador.
Sistema de control del fermentador: (Münzer & Dile, Overath), compuesto por un controlador de lote (para la recogida y digitalización de datos, así como para el control y regulación de la extensión del proceso) y un ordenador industrial IBM AT 286 con el programa FAS (software de aplicación al fermentador) (para la visualización y registro de los datos, así como para la programación de los controladores del lote).
Filtración de flujo transversal: Unidad de filtración de flujo transversal Minisette Sanitary Call System con cartucho de filtración (SS994C02, tamaño de los poros 0,16 \mum, superficie de filtración 700 cm^{2}, FILTRON, Northborough, MA, USA).
En este procedimiento sirve la filtración de flujo transversal de la concentración de la suspensión de bacterias en el fermentador. La presión en la unidad de flujo transversal se controla con ayuda de manómetros y se regula mediante válvulas.
Otros aparatos:
-
Aparato de medida del enturbiamiento AS 82 y sonda de medida del enturbiamiento AF 44 S (IMA, Neu-Isenburg-Zeppelinheim) según el principio de la medición de la luz dispersa.
-
Aparato de medida de la conductividad LF 537 y sonda de medida de la conductividad Tetracon 96 (WTW, Weilheim)
-
Bomba peristáltica 2006 (VERDER, Dusseldorf)
-
Bomba peristáltica MV-CA 4 (ISMATEC, Glattbrugg, CH)
-
2 bombas de membrana FE 211 (B.Braun, Melsungen).
Disoluciones: Cada fermentación se inició con 200 ml de cultivo previo y 1000 ml de VVM15 (Medio VREELAND VVM15 cambiado, modificado: NaCl (145,8 g), KCl (1,0 g), MgSO_{4}\cdot7 H_{2}O (6,5 g), NH_{4}Cl (3,0 g), K_{2}HPO_{4} (0,5 g), CaCl_{2}\cdot2H_{2}O (0,01 g), FeSO_{4}\cdot7 H_{2}O (0,01 g), glucosa monohidrato (11,0 g), TES (1,0 ml), 1000 ml de agua destilada, pH 7,0 (con HCl 1 N), como medio de cultivo con 6 g/l de TRIS y HCl 1N tamponado a pH 7,5, TES: disolución de elemento traza, medio nº 141, DSM 1989).
Para la regulación del valor de pH, durante la prueba se emplearon NaOH y HCl. Para la realización de la fermentación de densidad celular elevada y los pasos de choque por cambio se necesitaron medio FBL (glucosa monohidrato (297,3 g), NH_{4}Cl (66,9 g), K_{2}HPO_{4} (43,5 g), HCl 1 N (100 ml), 500 ml de agua destilada), y medio KS30 para la regulación de la salinidad (NaCl (300 g), KCl (2 g), MgSO_{4}\cdot7 H_{2}O (13 g), CaCl_{2}\cdot2 H_{2}O (0,02 g), FeSO_{4}\cdot7 H_{2}O (0,02 g), TES (2 ml), 1000 ml de agua dest., pH 7), así como agua dest.
Cultivo de lote: El primer paso del procedimiento fue la introducción de Halomonas elongata en el biorreactor en el procedimiento de lote. Las condiciones de fermentación durante la fermentación compacta fueron: pH 7,5, 25ºC, velocidad de aireación 0,16 l/min de aire, NaCl 15%. La fermentación de lote se realizó hasta que se utilizó una gran parte de la glucosa.
La estrategia de alimentación se puede averiguar según Keller & Dunn.
Se deben buscar los valores apropiados para los parámetros producidos concentración de biomasa inicial (Xo), volumen inicial (Vo); la velocidad de crecimiento, el coeficiente de producción y la concentración de sustrato. El parámetro inicial concentración de biomasa (Xo) y el volumen inicial (Vo) se averiguan al final de la fase de lote. El coeficiente de producción Y_{xs} asciende a 0,5 para el crecimiento de Halomonas elongata en medio glucosa/sal mineral. La concentración de sustrato S_{in} en el FBL ascendió a 540 g/l; la concentración de sustrato S en el fermentador fue al final de la fase de lote cercana a 0 y mediante la estrategia de alimentación no debería crecer. Por eso se despreció S para el cálculo de la velocidad de alimentación. El último parámetro inicial de la estrategia de alimentación, la velocidad de crecimiento, se determinó empíricamente.
La estrategia de alimentación se programó en el FAS y la velocidad de alimentación se calculó con ayuda de un compás de tiempo también programado para cada punto de tiempo de la fermentación de densidad celular elevada. A través del controlador de lote se transmitió la velocidad de alimentación a una bomba de membrana y la disolución de lote de alimentación se bombeó en el fermentador con la velocidad de flujo correspondiente. Se obtuvieron densidades celulares de hasta 120 g/l de peso fresco (corresponde a 40 g/l de peso seco).
Concentración de la suspensión de células: Para extraer a continuación los solutos de las células se tuvo que eliminar una gran parte del medio exterior. Este concentrado de la suspensión de células se realizó con una instalación de filtración de flujo transversal. Para ello se bombeó la suspensión de células con una bomba peristáltica a través del cartucho del filtro. La presión en el cartucho del filtro se reguló de manera que a la salida del módulo del filtro era aproximadamente 0,5 bar menor que a la entrada. Sin embargo, no debía sobrepasar 3 bar. La duración de la filtración dependió del estado del cartucho del filtro y varió entre 30 min para cartucho nuevos y 2 h para más viejos. Para la duración de la filtración se redujo el número de giros del agitador en el fermentador a 300 rpm y se paró completamente la entrada de aire, para evitar la penetración de burbujas de aire en el filtro. Mediante la filtración el volumen de la suspensión de células se redujo a 1/5 del volumen de partida (esto corresponde a una densidad celular de hasta 600 g/l de peso fresco).
Choque hipo-osmótico: el estrés de dilución fue provocado por la adición de agua destilada estéril hasta el volumen de partida. El agua se añadió durante un periodo de tiempo de 10 a 30 min.
Filtración de la disolución de producto: El segundo concentrado de la suspensión de células se realizó para separar la disolución de producto de las células. Transcurrió de forma análoga a la primera filtración, con la diferencia de que el medio exterior filtrado sólo contuvo el producto. Se pudo obtener una concentración de hasta 3,7 g de ectoína/l en la disolución del producto.
Choque hiper-osmótico: el estrés salino se alcanzó mediante la adición de VM18 (medio glucosa/sal mineral con 18% (p/v) de sal) hasta el volumen de partida. La adición se realizó durante un periodo de tiempo de 2 h con velocidad de flujo constante, de donde resultó un gradiente temporal en la concentración de sal del medio.
Fase de regeneración: A continuación del choque hiper-osmótico siguió una fase de regeneración de aproximadamente 24 h para la síntesis completa de los solutos compatibles. Durante este tiempo se alimentó la disolución de lote de alimentación con una velocidad de flujo constante, de manera que se alimentaron 1,3 g de glucosa por hora.
Ciclos de choque de cambio: Tras la fase de regeneración se pudo empezar de nuevo con el choque de cambio osmótico.
La figura 3 muestra un curso típico del procedimiento, en el que se han realizado 5 choques de cambio. Los instantes de tiempo de los choques de cambio individuales se caracterizan por las flechas indicadas en la figura. En la figura 3 se indican en las abscisas el tiempo en días y en las ordenadas la masa bacteriana en % de enturbiamiento. Se cultivaron células de Halomona elongata en una fermentación de densidad celular elevada.

Claims (2)

1. Uso de hidroxiectoína y/o ectoína como aditivo efectivo para la crioprotección de células en la industria cosmética.
2. Uso de (S)-1,4,5,6-tetrahidro-2-metil-4-pirimidin-carboxílico (ectoína) o ácido (S,S)-1,4,5,6-tetrahidro-5-hidroxi-2-metil-4-pirimidin-carboxílico para la fabricación de una preparación cosmética.
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