PL214844B1 - Sposób modyfikacji błon celulozowych - Google Patents
Sposób modyfikacji błon celulozowychInfo
- Publication number
- PL214844B1 PL214844B1 PL392480A PL39248003A PL214844B1 PL 214844 B1 PL214844 B1 PL 214844B1 PL 392480 A PL392480 A PL 392480A PL 39248003 A PL39248003 A PL 39248003A PL 214844 B1 PL214844 B1 PL 214844B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- cellulose
- parts
- water
- medium
- bacteria
- Prior art date
Links
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 title claims description 61
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 title claims description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 33
- 230000004048 modification Effects 0.000 title claims description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 title claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 39
- 244000235858 Acetobacter xylinum Species 0.000 claims description 33
- 235000002837 Acetobacter xylinum Nutrition 0.000 claims description 33
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims description 22
- JQWHASGSAFIOCM-UHFFFAOYSA-M sodium periodate Chemical compound [Na+].[O-]I(=O)(=O)=O JQWHASGSAFIOCM-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 22
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 21
- 239000002609 medium Substances 0.000 claims description 20
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 17
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims description 15
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 10
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 10
- 238000012258 culturing Methods 0.000 claims description 9
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 claims description 8
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 8
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000001888 Peptone Substances 0.000 claims description 5
- 108010080698 Peptones Proteins 0.000 claims description 5
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 claims description 5
- 235000019319 peptone Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 claims description 5
- 230000001332 colony forming effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims description 4
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims description 4
- BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L disodium hydrogen phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].OP([O-])([O-])=O BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 229910000397 disodium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 235000019800 disodium phosphate Nutrition 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 239000013587 production medium Substances 0.000 claims description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 4
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 claims description 4
- 238000011533 pre-incubation Methods 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 2
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 claims 1
- 235000010980 cellulose Nutrition 0.000 description 52
- 229920002749 Bacterial cellulose Polymers 0.000 description 27
- 239000005016 bacterial cellulose Substances 0.000 description 27
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 15
- 108010040093 cellulose synthase Proteins 0.000 description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 12
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 12
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 12
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 10
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 description 8
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 8
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 8
- 230000008166 cellulose biosynthesis Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 6
- 241000589220 Acetobacter Species 0.000 description 5
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920001503 Glucan Polymers 0.000 description 4
- 229920001340 Microbial cellulose Polymers 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 102000016943 Muramidase Human genes 0.000 description 3
- 108010014251 Muramidase Proteins 0.000 description 3
- 108010062010 N-Acetylmuramoyl-L-alanine Amidase Proteins 0.000 description 3
- 229920002201 Oxidized cellulose Polymers 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 3
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 3
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 3
- 239000004325 lysozyme Substances 0.000 description 3
- 229960000274 lysozyme Drugs 0.000 description 3
- 235000010335 lysozyme Nutrition 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 3
- 229940107304 oxidized cellulose Drugs 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 3
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 3
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 2
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 2
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101150082227 bcsB gene Proteins 0.000 description 2
- 101150025665 bcsC gene Proteins 0.000 description 2
- 101150087876 bcsD gene Proteins 0.000 description 2
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 2
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 210000001724 microfibril Anatomy 0.000 description 2
- 238000002715 modification method Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000007523 nucleic acids Chemical group 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000017788 Cydonia oblonga Nutrition 0.000 description 1
- 125000003535 D-glucopyranosyl group Chemical group [H]OC([H])([H])[C@@]1([H])OC([H])(*)[C@]([H])(O[H])[C@@]([H])(O[H])[C@]1([H])O[H] 0.000 description 1
- ZNZYKNKBJPZETN-WELNAUFTSA-N Dialdehyde 11678 Chemical compound N1C2=CC=CC=C2C2=C1[C@H](C[C@H](/C(=C/O)C(=O)OC)[C@@H](C=C)C=O)NCC2 ZNZYKNKBJPZETN-WELNAUFTSA-N 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 229920000869 Homopolysaccharide Polymers 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002153 Hydroxypropyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 101100383322 Ruminococcus flavefaciens cesA gene Proteins 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 1
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 1
- 244000269722 Thea sinensis Species 0.000 description 1
- 208000025865 Ulcer Diseases 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 125000003172 aldehyde group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 101150028122 bcsZ gene Proteins 0.000 description 1
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 1
- PKFDLKSEZWEFGL-MHARETSRSA-N c-di-GMP Chemical compound C([C@H]1O2)OP(O)(=O)O[C@H]3[C@@H](O)[C@H](N4C5=C(C(NC(N)=N5)=O)N=C4)O[C@@H]3COP(O)(=O)O[C@H]1[C@@H](O)[C@@H]2N1C(N=C(NC2=O)N)=C2N=C1 PKFDLKSEZWEFGL-MHARETSRSA-N 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 230000001684 chronic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000010367 cloning Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000012364 cultivation method Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000012636 effector Substances 0.000 description 1
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 235000012208 gluconic acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001863 hydroxypropyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010977 hydroxypropyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 150000003893 lactate salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000005923 long-lasting effect Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 150000004712 monophosphates Chemical class 0.000 description 1
- 210000003097 mucus Anatomy 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- KHIWWQKSHDUIBK-UHFFFAOYSA-N periodic acid Chemical compound OI(=O)(=O)=O KHIWWQKSHDUIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 1
- 208000017520 skin disease Diseases 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- 230000009469 supplementation Effects 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 238000002054 transplantation Methods 0.000 description 1
- 230000001228 trophic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000397 ulcer Toxicity 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 230000029663 wound healing Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób modyfikacji błon celulozowych, pełniących rolę matrycy wiążącej komórki odtwarzające strukturę skóry, otrzymywanych w drodze hodowli stacjonarnej z wykorzystaniem szczepu Acetobacter xylinum. Modyfikowane błony celulozy bakteryjnej znajdują zastosowanie w medycynie jako materiał opatrunkowy w terapii rozległych ran oparzeniowych 2 i 3 stopnia, stosowany w postaci membran celulozowych o dowolnych rozmiarach i formie, czy do immobilizowania białek np. do wiązania lizozymu.
Możliwości wykorzystania celulozy bakteryjnej (BC) w medycynie, szczególnie jako materiału opatrunkowego oraz sztucznych organów, stwarzają takie jej właściwości, jak wysoka czystość, wytrzymałość mechaniczna, zdolność chłonięcia cieczy, bardzo dobra zgodność z żywą tkanką, a w szczególności z krwią. Właściwie oczyszczone błony celulozowe, wytworzone metodą hodowli stacjonarnej, mogą stanowić gotowy materiał opatrunkowy spełniający standardy przypisane nowoczesnym materiałom opatrunkowym [Kudlicka K. (1989) Terminalne kompleksy syntazy celulozowej. Postępy biologii komórki 16(2), 197-212; Fontana J. D., Franco V. C., de Sousa S. J., Lyra I. N., de Sousa A. M. (1991) Nature of plant stimulators in the production of Acetobacter xylinum (tea fungus) biofilm used in skin therapy. Applied Biochemistry and Biotechnology 28/29, 341-351], Jest biokompatybilny, porowaty, elastyczny, łatwy w zastosowaniu i przechowywaniu, zapewnia optymalną wilgotność sprzyjającą gojeniu się rany i może być sterylizowany termicznie. Błony celulozowe są również znakomitymi nośnikami służącymi do immobilizacji różnorodnych substancji bioaktywnych, przyspieszających proces gojenia. Z uwagi na występujące ostatnio problemy i kontrowersje związane ze stosowaniem produktów pochodzenia zwierzęcego, opatrunki kolagenowe mogą zostać zastąpione właśnie opatrunkami celulozowymi. Jak dotychczas zanotowano kilka doniesień mówiących o pozytywnych rezultatach badań klinicznych z wykorzystaniem BC jako opatrunku do leczenia ran oparzeniowych, owrzodzeń troficznych lub też jako biomateriału przy transplantacji skóry [Bungay H., Serafica G. (1997) Production of microbial cellulose using a rotating disc film bioreactor. Patent WO 97/05271.; Kamide K., Matsuda Y., Iijima H., Okajima K. (1990) Effect of culture conditions of acetic acid bacteria on cellulose biosynthesis. British Polimer Journal 22, 167-171; Ross P., Weinhouse H., Aloni Y., Michaeli D., Ohana P., Mayer R., Braun S., de Vroom E., van der Marel G. A., van Boom J. H., Benziman M. (1987) Regulation of cellulose synthesis in Acetobacter xylinum by cyclic diguanylic acid. Nature 325, 279-281].
W opisie patentowym JP 54041321 przedstawiony jest sposób otrzymywania opatrunku na choroby skórne, o właściwościach zapewniających wysoki stopień miejscowego przylegania i długotrwałe działanie, z wykorzystaniem hydroksypropylocelulozy, kwasu poliakrylowego lub jego soli oraz ich składnika aktywnego.
Opis patentowy EP 0918548 przedstawia rozwiązanie dotyczące zastosowania utlenionej celulozy, korzystnie regenerowanej, utlenionej celulozy (ORC) oraz jej kompleksów z białkami takimi jak kolagen, w celu zapewnienia opatrunku ochronnego przy chronicznych ranach.
Opis patentowy WO 8602095 dotyczy sposobu wytwarzania filmu celulozowego jako sztucznej skóry stosowanej przy przeszczepach. Sposób ten obejmuje przygotowanie medium hodowlanego, w którym pożywkę stanowią źródło azotu oraz węglowodany, zaszczepienie hodowli bakteriami Acetobacter xylinum, inkubację hodowli w temperaturze, która zapewnia aktywność bakterii w czasie koniecznym do wytworzenia wymaganego filmu, usunięcie utworzonego filmu z pożywki w celu dehydratacji w stanie rozciągniętym.
Z opisów patentowych US 4788146 i US 4588400 jest znane zastosowanie błon celulozowych jako opatrunków do ran i skaleczeń, a także ran oparzeniowych. Błony te wytwarzane w hodowli Acetobacter xylinum, mają grubość 0,1-15 mm lub więcej i po usunięciu z nich pożywki, w stanie uwodnionym są sterylizowane.
Właściwości BC otwierają wiele możliwości jej praktycznego wykorzystania, uzasadnionych ekonomicznie, przy uwzględnieniu udoskonalenia metod hodowli i oparciu produkcji na ulepszonych szczepach Acetobacter, wykorzystujących tanie i łatwo dostępne surowce.
Celuloza jest nierozgałęzionym homopolisacharydem, zbudowanym z jednostek e,D- glukopiranozy połączonych ze sobą wiązaniami β-1,4-glikozydowymi. Celuloza bakteryjna (BC) należy do wysokokrystalicznych celuloz, bogatych we frakcję Ic [Wong H. C., Fear A. L., Calhoon R. D., Eichinger
G. H., Mayer R., Amikam D., Benziman M., Gelfand D. H., Meade J. H., Emerick A. W., Bruner R., Ben-Bassat A., Tal R. (1990) Genetic organization of the cellulose synthase operon in
PL 214 844 B1
Acetobacter xylinum. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 87, 8130-8134; Iguchi M., Yamanaka S., Budhiono A. (2000) Bacterial cellulose - a masterpiece of nature's arts. Journal of Materials Science 35, 261-270]. Syntetyzowane przez bakterie łańcuchy glukanowe łączą się i formują elementarne subfibryle celulozowe o szerokości 1,5 nm, należące do najcieńszych naturalnie występujących włókien, porównywalnych jedynie do elementarnych włókien celulozy wykrytych w kambium niektórych roślin i śluzie pigwy [Masaoka S., Ohe T., Sakota N. (1993) Production of cellulose from glucose by Acetobacter xylinum. Journal of Fermentation and Bioengineering 75, 18-22].
BC jest syntetyzowana przez kilka rodzajów bakterii, spośród których do najlepiej poznanych należą szczepy bakterii octowych Acetobacter.
Synteza celulozy I przez Acetobacter xylinum, jak również przez inne organizmy wykazujące tę zdolność, obejmuje przynajmniej dwa etapy: 1) polimeryzację cząsteczek glukozy w liniowy β-1,4 glukan, 2) łączenie i krystalizację indywidualnych łańcuchów polimerowych w większe jednostki strukturalne.
Mikroskopia elektronowa negatywowo wybarwionej celulozy, wytworzonej w hodowli bakterii Acetobacter xylinum ujawniła hierarchiczny charakter procesu przestrzennego gromadzenia celulozy [Kojima Y., Seto A., Tonouchi N., Tsuchida T., Yoshinaga F. (1997) High rate production is static culture of bacterial cellulose from sucrose by a newly isolated Acetobacter strain. Bioscience, Biotechnology and Biochemistry 61(9), 1585-1586]. W pierwszym etapie 10-15 łańcuchów e-1,4-glukanowych tworzy subfibrylę o średnicy około 1,5 nm. Subfibryle łączą się i formują mikrofibryle (3,0-3,5 nm) zbudowane z licznych, równolegle ułożonych do siebie łańcuchów. W kolejnym etapie dochodzi do asocjacji 50-80 mikrofibryli, które łączą się następnie w luźne struktury o szerokości 40-60 nm, znane jako wstążki, złożone z około 1000 indywidualnych łańcuchów glukanowych [Hestrin, S. Schramm, Μ. (1954) Synthesis of cellulose by Acetobacter xylinum. II. Preparation of freeze-dried cells capable of polymerizing glucose to cellulose Biochemical Journal 58, 345-352], Biochemiczne badania mechanizmu regulacji syntazy celulozy wykazały, iż aktywność syntazy celulozowej warunkuje obecność allosferycznego efektora, którym jest cykliczny nukleotyd - diguanozynomonofosforan (c-di-GMP) [Sakairi N., Asano H., Ogawa M., Nishi N., Tokura S. (1998) A method for direct harvest of bacterial cellulose filaments during continuous cultivation of Acetobacter xylinum. Carbohydrate Polymers 35, 233-237], Dowiedziono, że proces biosyntezy celulozy bakteryjnej jest związany z aktywnością czterech genów: bcvsA (2261 par zasad), bcsB (2405 par zasad), bcsC (3956 par zasad) oraz bcsD (467 par zasad), które tworzą operon syntazy celulozowej o długości 9217 par zasad [Wong H. C., Fear A. L., Calhoon R. D., Eichinger G. H., Mayer R., Amikam D., Benziman M., Gelfand D. H., Meade J. H., Emerick A. W., Bruner R., Ben-Bassat A., Tal R. (1990) Genetic organization of the cellulose synthase operon in Acetobacter xylinum. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 87, 8130-8134; BenBassat A., Calhoon R. D., Fear A. L., Gelfand D. H., Mead J. H., Tal R., Wong H., Benziman M. (1993) Methods and nucleic acid sequences for expression of the cellulose synthase operon. US Patent 5,268,274]. Funkcje białek kodowanych przez każdy z tych genów nie zostały jeszcze precyzyjnie wyjaśnione, aczkolwiek pewne informacje na temat ich potencjalnej roli zostały uzyskane dzięki metodzie komplementacji uszkodzonego genu syntazy celulozowej [Wong H. C., Fear A. L., Calhoon R. D., Eichinger G. H., Mayer R., Amikam D., Benziman M., Gelfand D. H., Meade J. H., Emerick A. W., Bruner R., Ben-Bassat A., Tal R. (1990) Genetic organization of the cellulose synthase operon in Acetobacter xylinum. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 87, 8130-8134]. Analiza genu odpowiedzialnego za kodowanie podjednostki katalitycznej (cesA), analogicznego do genu bcsB w następstwie kolejnych prac doprowadziła do zidentyfikowania genu odpowiedzialnego za kodowanie podjednostki regulatorowej (cesB) [Wong H. C., Fear A. L., Calhoon R. D., Eichinger G. H., Mayer R., Amikam D., Benziman M., Gelfand D. H., Meade J. H., Emerick A. W., Bruner R., Ben-Bassat A., Tal R. (1990) Genetic organization of the cellulose synthase operon in Acetobacter xylinum. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 87, 8130-8134; Ben-Bassat A., Calhoon R. D., Fear A. L., Gelfand D. H., Mead J. H., Tal R., Wong H., Benziman M. (1993) Methods and nucleic acid sequences for expression of the cellulose synthase operon. US Patent 5 268 274; Saxena I. M., Lin F. C., Brown Jr R. M. (1991) Identification of a new gene in an operon for cellulose biosynthesis in Acetobacter xylinum. Plant Molecular Biology 16, 947-954; Schramm M. Hestrin S. (1954) Factors affecting production of cellulose at the airlliquid interface of a culture of Acetobacter xylinum Journal of General Microbiology 11, 123]. Jednakże następne badania wykazały, że pozycje dwóch pierwszych genów w operonie syntazy celulozowej są dokładnie przeciwne, niż zademonstrowano to w pracy z 1990 roku sugerując, że pierwszy z tych genów koduje podjednostkę katalityczną syntazy celulozowej.
PL 214 844 B1
Rola produktów ekspresji genów bcsC i bcsD nie została jak dotąd precyzyjnie wyjaśniona [Saxena I. M., Lin F. C., Brown Jr R. M. (1991) Identification of a new gene in an operon for cellulose biosynthesis in Acetobacter xylinum. Plant Molecular Biology 16, 947-954; Schramm M., Hestrin S. (1954) Factors affecting production of cellulose at the airlliquid interface of a culture of Acetobacter xylinum. Journal of General Microbiology 11, 123; Wong H. C., Fear A. L., Calhoon R. D., Eichinger G.
H., Mayer R., Amikam D., Benziman M., Gelfand D. H., Meade J. H., Emerick A. W., Bruner R., BenBassat A., Tal R. (1990) Genetic organization of the cellulose synthase operon in Acetobacter xylinum. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 87, 8130-8134].
Produkcja BC na skalę przemysłową jest jeszcze niewielka, głównie ze względu na trudności związane z wyselekcjonowaniem wysokoaktywnych szczepów, zdolnych do biosyntezy celulozy w warunkach hodowli wgłębnej i pozbawionych możliwości metabolizowania glukozy do kwasów glukonowych, a także ze względu na dość wysokie koszty składników podłoża hodowlanego.
Proces biosyntezy BC może być prowadzony zarówno w warunkach hodowli stacjonarnej jak i hodowli wgłębnej, która zapewnia pełną jego kontrolę. Wybór metody hodowli zależy ściśle od dalszego przeznaczenia syntetyzowanego polimeru [Krystynowicz A., Czaja W., Pomorski L., Kołodziejczyk M., Bielecki S. (2000) The evaluation of usefulness of microbial cellulose as wound dressing material. 14th Forum for Applied Biotechnology, Gent, Belgium, Proceedings Part I, Mededelingen Van De Faculteit Landbouwwetenschappen, Rijksuniversiteit Gent 65(3a), 213-220], Kontrola procesu biosyntezy BC w hodowli stacjonarnej jest znacznie utrudniona ze względu na gromadzącą się na powierzchni pożywki błonę, która ogranicza dostęp do cieczy hodowlanej. Synteza BC w warunkach stacjonarnych może być prowadzona przy wykorzystaniu jednoetapowej (pożywka szczepiona 5-10% inokulum) lub dwuetapowej procedury [Bielecki S., Krystynowicz A., Turkiewicz M., Kalinowska Η. (2001) Bacterial cellulose. Biopolymers 7, Polysaccharides 1 (Steinbuchel, Ed.) Munster, Germany, 37-90]. Ta ostania obejmuje etap hodowli wgłębnej w celu namnożenia biomasy, a następnie kontynuację procesu w warunkach stacjonarnych [Ramana K. V., Tomar A., Singh L. (2000) Effect of various carbon and nitrogen sources on cellulose synthesis by Acetobacter xylinum. World Journal of Microbiology & Biotechnology 16, 245-248].
Wytwarzanie celulozy w dużej skali, w hodowlach z ciągłym mieszaniem, napotyka na szereg trudności, z których największą jest niestabilność kultury przejawiająca się tendencją do spontanicznej mutacji w kierunku szczepów nieaktywnych, tak zwanych Cell [Seto H., Tsuchida T., Yoshinaga F. (1997) Manufacture of bacterial cellulose by mixed culture of microorganisms. PN JP 97-21905]. Szczep niestabilny może być z powodzeniem stosowany w hodowlach stacjonarnych, w których wzrost bakterii i synteza celulozy przebiega na granicy faz pożywka-powietrze. W warunkach hodowli wstrząsanej, w której wzrost bakterii Cel+ jest ograniczony szybkością rozpuszczania się tlenu oraz agregacją komórek przez syntetyzowaną celulozę (co utrudnia dostęp tlenu), faworyzowane są komórki nieaktywne Cel-.
BC może być również produkowana w warunkach ciągłej hodowli stacjonarnej [Sattler K., Fiedler S. (1990) Production and application of bacterial cellulose. Zentralblatt fur Bakteriologie, Mikrobiologie, und Hygiene 145, 247-252], Acetobacter xylinum jest wówczas hodowany na tacach, na ciekłym podłożu Schramma-Hestrina (SH) i po 2-3 dniach procesu wytworzona na powierzchni podłoża błona celulozowa jest w sposób ciągły wprowadzana do kąpieli w roztworze sodowego siarczanu dodecylu (SDS) w celu inaktywacji komórek, a następnie nawijana na specjalny wałek. Proces taki prowadzony był przez kilka tygodni, przy prędkości nawijania 35 mm/h i przy okresowym uzupełnianiu podłoża (co 8-12 h), w celu utrzymania optymalnych warunków hodowli. Wykorzystując tę metodę uzyskano pas celulozowy o długości 5 m, co wskazuje na potencjalną możliwość jej wykorzystania na skalę przemysłową.
Innym, opisywanym sposobem syntezy celulozy jest hodowla bakterii Acetobacter w specjalnych bioreaktorach poziomych, wyposażonych w zestaw obracających się wałków, na których osadzał się wytwarzany polimer. W takich warunkach obserwowano przyspieszony wzrost komórek oraz prawie 2-krotny wzrost wydajności procesu biosyntezy celulozy w stosunku do hodowli kontrolnej, prowadzonej w warunkach stacjonarnych [Saxena I. M., Lin F. C., Brown Jr R. Μ. (1990) Cloning and sequencing of the cellulose synthase catalytic subunit gene of Acetobacter xylinum. Plant Molecular Biology 15, 673-683].
Z opisu patentowego PL 171952 i z opisu zgłoszenia patentowego P 317139 jest znany sposób wytwarzania BC w postaci błon na drodze hodowli powierzchniowej bakterii Acetobacter xylinum na podłożu opartym na glukozie. Stosowany w tym sposobie szczep bakterii Acetobacter xylinum P23
PL 214 844 B1 wykazuje optymalny wzrost w temperaturze 28-30°C przy pH 4,0-6,5. Na podłożach stałych zawierających glukozę, ekstrakt drożdżowy, pepton, agar tworzy galaretowate kolonie, zaś w hodowli na podłożach płynnych tworzy śluzowatą, zwartą błonkę. Szczep Acetobacter xylinum P23 inkubuje się na podłożu płynnym. Według wynalazku otrzymuje się błony celulozowe o zawartości α-celulozy 90-97%, które mogą służyć jako środek opatrunkowy w chirurgii i dermatologii.
Z opisów patentowych US 5975095, US 5962278 i US 6110712 jest znany sposób syntezy celulozy przez bakterie Acetobacter xylinum subsp. nonaacetoxidans, nie utleniających lub bardzo słabo utleniających octany i mleczany.
W opisach patentowych US 6429002, US 6329192, US 5144021, US 5079162 i US 4863565 przedstawiono sposób wytwarzania BC w warunkach wstrząsania, w których w czasie 70 h uzyskano przynajmniej 0,1 g/l w czasie 1 godziny. Wytworzona celuloza była silnie usieciowana i wykazywała dużą wytrzymałość.
Z opisu patentowego US 5955325 jest znane wytwarzanie celulozy mikrobiologicznej o wysokiej zawartości wody w fermentorze dyskowym.
Opis patentowy EP 0792935 przedstawia proces wytwarzania celulozy w fermentorze, przy częściowym ciśnieniu CO2 w fazie gazowej w zbiorniku fermentacyjnym (10,13 kPa lub mniejszym).
Znany jest sposób otrzymywania BC w formie błon, w drodze hodowli bakterii Acetobacter xylinum, polegający na zaszczepieniu podłoża hodowlanego o składzie w częściach wagowych: 20 części glukozy, 5 części substancji ekstraktu drożdżowego, 5 części peptonu, 2,5 części MgSO4x7H2O, 2,7 części Na2HPO4, 1,15 części kwasu cytrynowego, 10 części etanolu, do 1000 części wody destylowanej, zawiesiną bakterii przechowywanych na podłożu o takim samym składzie w czasie nie dłuższym niż 7 dni, o gęstości 5x107 jednostek tworzących kolonie w jednym mililitrze (jtk/ml), użytą w ilości 5% v/v i prowadzeniu hodowli wstępnej inokularnej w temperaturze 27-33°C, wymieszaniu podłoża z otrzymanym inokulum i zaszczepieniu otrzymaną w ten sposób zawiesiną bakterii, użytą w ilości 5% v/v, podłoża produkcyjnego o składzie określonym powyżej, prowadzeniu hodowli produkcyjnej w bioreaktorach, w wyniku której otrzymuje się błony celulozowe, które poddaje się oczyszczeniu polegającemu na płukaniu w wodzie, gotowaniu w 1%-owym NaOH w czasie 0,5-2 godzin, ponownym płukaniu w wodzie do całkowitego usunięcia NaOH, działaniu 1%-owym kwasem octowym, przemyciu wodą i w końcu wodą destylowaną, odwodnieniu i ewentualnie sterylizacji [Krystynowicz A., Czaja W., Pomorski L., Kołodziejczyk M., Bielecki S. (2000) The evaluation of usefulness of microbial cellulose as wound dressing material. 14th Forum for Applied Biotechnology, Gent, Belgium, Proceedings Part I, Mededelingen Van De Faculteit Landbouwwetenschappen, Rijksuniversiteit Gent 65(3a), 213-220].
W opisie patentowym EP 346507 A, ujawniono sposób wytwarzania modyfikowanej celulozy bakteryjnej, gdzie w skład pożywki hodowlanej wchodzi pochodna celulozy, którą jest karboksymetyloceluloza (CMC) użyta w ilości od 0,1% do około 5% wagowo/objętościowych, którą używa się do etapu produkcyjnego i prowadzi proces hodowli błon celulozowych. Wytworzone w obecności CMC błony celulozowe charakteryzują się większą masą i zwiększoną chłonnością wody w porównaniu do błon celulozowych syntetyzowanych bez dodatku CMC.
Pomimo opisanych powyżej sposobów otrzymywania celulozy bakteryjnej i jej zastosowania jako materiałów opatrunkowych, istnieje ciągła potrzeba doskonalenia procesów technologicznych, doskonalenia właściwości materiału finalnego, optymalizacji podłoża hodowlanego z uwzględnieniem aspektów ekonomicznych, co zwiększy możliwości jej zastosowania.
Celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie środków, które mogłyby być wykorzystane do syntezy celulozy bakteryjnej, pozyskania jej do otrzymywania materiałów opatrunkowych o określonych właściwościach, zależnie od celu wykorzystania, w tym jako błony zmodyfikowane do immobilizowania białka.
Przedmiotem wynalazku jest sposób modyfikacji błon celulozowych przeznaczonych na matrycę wiążącą komórki odtwarzające strukturę skóry, otrzymywanych w drodze hodowli bakterii Acetobacter xylinum na podłożu hodowlanym ewentualnie wzbogaconym przez dodanie od 0,25% do 1% karboksymetylocelulozy (CMC) o masie cząsteczkowej 90.000 lub 250.000, charakteryzujący się tym, że błony celulozowe poddaje się utlenianiu w roztworze nadjodanu sodu (NaJO4), najkorzystniej o stężeniu 1%, w temperaturze 22°C w czasie 2 godzin, po czym odmywa wodą do całkowitego usunięcia nadjodanu sodu. W sposobie modyfikacji stosuje się błony celulozowe, otrzymane w drodze hodowli bakterii Acetobacter xylinum polegającej na zaszczepieniu podłoża hodowlanego o składzie w częściach wagowych: 20 części glukozy, 5 części ekstraktu drożdżowego, 5 części peptonu, 2,5 części
PL 214 844 B1
MgSO4x7H2O, 2,7 części Na2HPO4, 1,15 części kwasu cytrynowego, 10 części etanolu do 1000 części wody destylowanej, zawiesiną bakterii przechowywanych na podłożu o takim samym składzie w temperaturze 4°C czasie nie dłuższym niż 7 dni, o gęstości 5x107 jednostek tworzących kolonie w jednym mililitrze (jtk/ml), użytą w ilości 5% v/v i przeprowadzeniu hodowli inokulum w temperaturze 30°C w czasie 2 dni. Następnie po wymieszaniu podłoża z otrzymanym inokulum i zaszczepieniu otrzymaną w ten sposób zawiesiną bakterii, podłoża produkcyjnego o składzie analogicznym jak podłoże do hodowli inokulum, preinkubacji całej objętości 1 dobę w temperaturze 30°C, przelaniu do bioreaktorów w takich ilościach, aby stosunek powierzchni do objętości wynosił 0,7 cm-1 i prowadzeniu hodowli produkcyjnej w warunkach stacjonarnych w czasie 7 dni, otrzymuje się błony celulozowe, które poddaje się oczyszczeniu polegającemu na płukaniu w wodzie, traktowaniu 1%-owym NaOH w temperaturze
100°C w czasie 1 godziny, ponownym płukaniu w wodzie, następnie w 1%-owym kwasie octowym, przemyciu wodą i w końcu wodą destylowaną oraz odwodnieniu i ewentualnie sterylizacji.
W odmianie drugiej według wynalazku sposób modyfikacji błon celulozowych, przeznaczonych na matrycę wiążącą komórki odtwarzające strukturę skóry, otrzymywanych w drodze hodowli bakterii Acetobacter xylinum na podłożu hodowlanym ewentualnie wzbogaconym przez dodanie od 0,25% do 1% karboksymetylocelulozy (CMC) o masie cząsteczkowej 90.000 lub 250.000, charakteryzuje się tym, że błony celulozowe poddaje się utlenianiu w roztworze nadjodanu sodu (NaJO4), najkorzystniej o stężeniu 1%, w temperaturze 22°C w czasie 2 godzin, po czym odmywa wodą do całkowitego usunięcia nadjodanu sodu. W sposobie modyfikacji stosuje się błony celulozowe, otrzymane w drodze hodowli bakterii Acetobacter xylinum na modyfikowanym podłożu Schramma-Hestrina (SH) zawierającym dodatkowo 1% etanolu i 0,05% MgSO4x7H2O w czasie 7 dni w temperaturze 30°C. Wytworzone po tym czasie błony celulozowe poddaje się oczyszczeniu polegającemu na płukaniu w wodzie, traktowaniu 1%-owym NaOH w temperaturze 100°C w czasie 1 godziny, ponownym płukaniu w wodzie, następnie w 1%-owym kwasie octowym, przemyciu wodą i w końcu wodą destylowaną oraz odwodnieniu i ewentualnie sterylizacji.
Selektywne utlenianie celulozy bakteryjnej nadjodanem sodu (NaJO4), korzystnie może powodować aktywowanie powierzchni polimeru w wyniku uformowania dialdehydocelulozy, co korzystnie daje możliwość przedłużenia czasu hodowli do 2 tygodni, pozwalając na wytworzenie błony o jeszcze większej masie i uwodnieniu.
Sposób według wynalazku ilustrują poniższe przykłady:
P r z y k ł a d 1
Podłoże binokularne P1 o składzie w częściach wagowych: 20 części glukozy, 5 części ekstraktu drożdżowego, 5 części peptonu, 2,5 części MgSO4x7H2O, 2,7 części Na2HPO4, 1,15 części kwasu cytrynowego, 10 części etanolu, do 1000 części wody destylowanej, szczepiono 5% v/v zawiesiny bakterii Acetobacter (5x107 jtk/ml, gdzie jtk/ml - liczba jednostek tworzących kolonie w jednym mililitrze) przechowywanych na tymże podłożu nie dłużej niż 7 dni, w temperaturze 4°C i hodowano w czasie 2 dni w temperaturze 30°C, po czym po intensywnym mieszaniu zaszczepiono zawiesiną bakterii w ilości 5% objętości podłoża produkcyjnego o tym samym składzie i preinkubowano całą objętość jedną dobę w temperaturze 30°C, po czym przeniesiono je do bioreaktorów o wymaganej powierzchni, w takiej ilości aby stosunek S/V (powierzchnia/objętość) wynosił 0,7 cm-1. Wytworzenie błon w tych 3 warunkach wymagało przygotowania 14 dm3 podłoża hodowlanego, które po zaszczepieniu i preinkubacji rozlano do bioreaktorów i prowadzono proces biosyntezy błon celulozowych w czasie 7 dni. Uformowane błony o grubości około 5 mm oczyszczano stosując płukanie w wodzie wodociągowej, następnie traktowano je 1%-owym NaOH w temperaturze 100°C w czasie 1 h, po czym ponownie płukano wodzie wodociągowej, następnie w 1%-owym kwasie octowym, ponownie w wodzie i na końcu w wodzie destylowanej, a nadmiar wody (około 90%) usunięto stosując wyciskanie, po czym wilgotne błony pakowano do szczelnych woreczków foliowych i poddano sterylizacji radiacyjnej stosując dawkę promieniowania γ = 25 kGy.
3
Uzyskano około 3,5 g suchej, oczyszczonej masy celulozowej z 1 dm3 podłoża, w której zawartość białka nie przekraczała 3%.
P r z y k ł a d 2
Wpływ CMC na masę wytworzonych błon celulozowych
Hodowlę bakterii prowadzono w podłożu Schramma-Hestrina (SH) modyfikowanym, zawierającym dodatkowo 1% etanolu i 0,05% MgSO4x7H2O, w czasie 7 dni, w temperaturze 30°C, w kolbach Erlenmayera o objętościach 500 ml, zawierających 100 ml podłoża wzbogaconego o 0,25-1,0% CMC1 (90.000) lub CMC2 (250.000). Wytworzone po tym czasie błony, po oczyszczeniu, jak w przykładzie 1,
PL 214 844 B1 suszono na powietrzu do stałej, suchej masy, która w zależności od stężenia i stopnia polimeryzacji CMC wahała się w granicach 0,35-0,55 g. W obecności CMC1, przy wzrastającym stężeniu w zakresie 0,25-1%, masy wytwarzanych błon wynosiły odpowiednio 0,38-0,55 g, podczas gdy bez CMC 0,31 g lub z CMC2 odpowiednio 0,36-0,50 g.
P r z y k ł a d 3
Zdolność do zatrzymywania wody przez błony wytwarzane w obecności CMC poddane wirowaniu.
Błony otrzymane zgodnie z przykładem 2, po oczyszczeniu, poddano wirowaniu stosując szybkość 176 g, w czasie 15 minut. Stwierdzono, że błony poddane wirowaniu przy 176 g, wytworzone w obecności CMC1, w ilości 0,5% i 1% zatrzymują około 30% wody, a w obecności CMC2 o takim samym stężeniu - około 40% wody, podczas gdy bez CMC - tylko około 15% wody.
P r z y k ł a d 4
Zdolność zatrzymywania wody podczas suszenia w temperaturze 37°C przez błony modyfikowane CMC.
Błony celulozowe wytworzone zgodnie z przykładem 2 w obecności 0,5% CMC o m.cz. (masie cząsteczkowej) 90.000, po oczyszczeniu, poddano suszeniu w temperaturze 37°C. Po 3-godzinnym suszeniu błona wytworzona w obecności CMC traciła około 17% wody, podczas gdy bez CMC - 23%, a po 22 godzinach odpowiednio 92,5% i 99%.
P r z y k ł a d 5
Modyfikacja błon celulozowych metodą utleniania nadjodanem sodu (NaJO4) i ich wodochłonność.
Błony celulozowe wytworzone jak w przykładzie 2, bez dodatku CMC do podłoża hodowlanego, zanurzano w roztworze nadjodanu sodu, najkorzystniej o stężeniu 1%, w temperaturze 22°C na okres 2 godzin, po czym przemywano wodą destylowaną do całkowitego usunięcia nadjodanu. Otrzymany produkt zawierał 2,75 mmoli grup aldehydowych/g suchej substancji i wykazywał 2-krotnie większą wodochłonność w porównaniu z membranami niemodyfikowanymi.
P r z y k ł a d 6
Wykorzystanie błon utlenianych NaJO4 do immobilizacji lizozymu.
Zmodyfikowane błony celulozowe po utlenieniu jak w przykładzie 5 zanurzano w 0,02%-owym roztworze lizozymu o aktywności 16800 J/mg na okres 4 godzin, w temperaturze pokojowej, stosując wstrząsanie przy 100 rpm (revolutions per minute) po czym przemywano wodą destylowaną w celu usunięcia niezwiązanego białka. W porównaniu z celulozą niemodyfikowaną, celuloza utleniona wiąże 2-krotnie więcej białka, tj. około 60%.
Claims (2)
1. Sposób modyfikacji błon celulozowych otrzymywanych w drodze hodowli bakterii Acetobacter xylinum na podłożu hodowlanym ewentualnie wzbogaconym przez dodanie od 0,25% do 1% karboksymetylocelulozy (CMC) o masie cząsteczkowej 90.000 lub 250.000, znamienny tym, że błony celulozowe poddaje się utlenianiu w roztworze nadjodanu sodu (NaJO4), najkorzystniej o stężeniu 1%, w temperaturze 22°C w czasie 2 godzin, po czym odmywa wodą do całkowitego usunięcia nadjodanu sodu, przy czym modyfikacji poddaje się błony celulozowe, otrzymane w drodze hodowli bakterii Acetobacter xylinum polegającej na zaszczepieniu podłoża hodowlanego o składzie w częściach wagowych: 20 części glukozy, 5 części ekstraktu drożdżowego, 5 części peptonu, 2,5 części MgSO4 x7H2O, 2,7 części Na2HPO4, 1,15 części kwasu cytrynowego, 10 części etanolu do 1000 części wody destylowanej, zawiesiną bakterii przechowywanych na podłożu o takim samym składzie w temperaturze 4°C czasie nie dłuższym niż 7 dni, o gęstości 5x107 jednostek tworzących kolonie w jednym mililitrze (jtk/ml), użytą w ilości 5% v/v i przeprowadzeniu hodowli inokulum w temperaturze 30°C w czasie 2 dni, następnie wymieszaniu podłoża z otrzymanym inokulum i zaszczepieniu otrzymaną w ten sposób zawiesiną bakterii, podłoża produkcyjnego o składzie analogicznym jak podłoże do hodowli inokulum, preinkubacji całej objętości 1 dobę w temperaturze 30°C, przelaniu do bioreakto-1 rów w takich ilościach, aby stosunek powierzchni do objętości wynosił 0,7 cm-1 i prowadzeniu hodowli produkcyjnej w warunkach stacjonarnych w czasie 7 dni, w wyniku której otrzymuje się błony celulozowe, które poddaje się oczyszczeniu polegającemu na płukaniu w wodzie, traktowaniu 1%-owym
NaOH w temperaturze 100°C w czasie 1 godziny, ponownym płukaniu w wodzie, następnie w 1%-owym kwasie octowym, przemyciu wodą i w końcu wodą destylowaną oraz odwodnieniu i ewentualnie sterylizacji.
PL 214 844 B1
2. Sposób modyfikacji błon celulozowych, otrzymywanych w drodze hodowli bakterii Acetobacter xylinum na podłożu hodowlanym ewentualnie wzbogaconym przez dodanie od 0,25% do 1% karboksymetylocelulozy (CMC) o masie cząsteczkowej 90.000 lub 250.000, znamienny tym, że błony celulozowe poddaje się utlenianiu w roztworze nadjodanu sodu (NaJO4), najkorzystniej o stężeniu 1%, w temperaturze 22°C w czasie 2 godzin, po czym odmywa wodą do całkowitego usunięcia nadjodanu sodu, przy czym modyfikacji poddaje się błony celulozowe, otrzymane w drodze hodowli bakterii Acetobacter xylinum na modyfikowanym podłożu Schramma-Hestrina (SH), zawierającym dodatkowo 1% etanolu i 0,05% MgSO4x7H2O w czasie 7 dni w temperaturze 30°C, w wyniku której otrzymuje się błony celulozowe, które poddaje się oczyszczeniu polegającemu na płukaniu w wodzie, traktowaniu 1%-owym NaOH w temperaturze 100°C w czasie 1 godziny, ponownym płukaniu w wodzie, następnie w 1%-owym kwasie octowym, przemyciu wodą i w końcu wodą destylowaną oraz odwodnieniu i ewentualnie sterylizacji.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL392480A PL214844B1 (pl) | 2003-07-03 | 2003-07-03 | Sposób modyfikacji błon celulozowych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL392480A PL214844B1 (pl) | 2003-07-03 | 2003-07-03 | Sposób modyfikacji błon celulozowych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL392480A1 PL392480A1 (pl) | 2010-11-22 |
| PL214844B1 true PL214844B1 (pl) | 2013-09-30 |
Family
ID=43503262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL392480A PL214844B1 (pl) | 2003-07-03 | 2003-07-03 | Sposób modyfikacji błon celulozowych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL214844B1 (pl) |
-
2003
- 2003-07-03 PL PL392480A patent/PL214844B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL392480A1 (pl) | 2010-11-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| PL212003B1 (pl) | Sposób otrzymywania celulozy bakteryjnej | |
| Lin et al. | Biosynthesis, production and applications of bacterial cellulose | |
| Ullah et al. | Synthesis, structure, and properties of bacterial cellulose | |
| van Zyl et al. | Hierarchical structure of bacterial-derived cellulose and its impact on biomedical applications | |
| JP5975221B2 (ja) | バクテリア合成ナノセルロースに基づく多相生体材料とその製造方法 | |
| Peres et al. | Microbial cellulose-biosynthesis mechanisms and medical applications | |
| Mohammad et al. | An overview of biocellulose production using Acetobacter xylinum culture | |
| AU2016366783B2 (en) | Methods of producing biosynthetic bacterial cellulose membranes | |
| Ha et al. | Bacterial cellulose production from a single sugar α-linked glucuronic acid-based oligosaccharide | |
| Foresti et al. | Bacterial nanocellulose: Synthesis, properties and applications | |
| Sukara et al. | Potential values of bacterial cellulose for industrial applications | |
| Cherian et al. | Bacterial nanocellulose for medical implants | |
| Park et al. | Bacterial cellulose | |
| CN101914434A (zh) | 动态制备异型空腔细菌纤维素材料的装置及方法 | |
| Sumini et al. | Production of bacterial cellulose by Komagataeibacter xylinus: biochemistry, synthesis and applications | |
| Jamsheera et al. | Production of Bacterial Cellulose from Acetobacter Species and Its Applications-A Review. | |
| Srivastava et al. | Bacterial cellulose: a multipurpose biomaterial for manmade world | |
| Tonouchi | Cellulose and other capsular polysaccharides of acetic acid bacteria | |
| Kulshrestha et al. | Advances in biomedical applications of bacterial cellulose: from synthesis mechanisms to commercial innovations | |
| Keshk et al. | Natural bacterial biodegradable medical polymers: Bacterial cellulose | |
| Mona et al. | Microbial cellulose: production and application | |
| Wahid et al. | Production and applications of bacterial cellulose | |
| Quintana-Quirino et al. | Microbial cellulose: biosynthesis and textile applications | |
| CN1850302A (zh) | 一种人造皮肤用细菌纤维素湿膜的制备方法 | |
| Nasresfahani et al. | Recent research on economic production and water absorption improvement of bacterial cellulose: a review |