دانلود پروژه رشته مواد در مورد پلی هیدروكسی آلكانوئات – قسمت دوم

دانلود پایان نامه

تولید MCL –poly3HA با دیگر كاركردها

poly3HA هایی كه در مونومرهای خود حاوی زنجیره های جانبی باشند .   poly3HA

های فعال نامیده می شوند. یكی از روش های قابل استفاده برای تولید MCL –poly3HA فعال استفاده ی همزمان از دو نوع سوبستر است. به طور كلی سوبستراهای تولید MCL –poly3HA سه گروه تقسیم می شوند: 1 . سوبستراهایی كه باعث رشد سلول می شوند ولی باعث تولید پلیمر نمی شوند.

نکته مهم : برای استفاده از متن کامل تحقیق یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه دانلود کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و تحقیق دانشگاهی در رشته های مختلف است که می توانید آن ها را به رایگان دانلود کنید

  1. سوبستراها كه باعث تولید پلیمر می شوند ولی باعث رشد نمی شوند . 3. سوبستراهایی كه باعث رشد سلول و تولید پلیمر می شوند. حال با توجه به نوع سوبسترا روشهای غذادهی برای تهیه‌ی بیوپلیمر مطلوب باید طراحی شوند. نشان داده شده است كه استفاده از مخلوط منابع كربن نظیر نیترات / آن نداشت یا گلوكز / آكتانوئیك اسید كه به ترتیب باعث رشد سلول و تولید پلیمر می شوند برای تولید MCL –poly3HA فعال روش مناسبی است. بدین ترتیب كربوهیدرات ها برای تامین نایز انرژی سلول و اسیدهای چرب برای تامین سوبسترای تولید پلیمر استفاده میشوند.

روش دیگر استفاده از فرایندهای دو مرحله ای است كه مثالی از آن نیز پیشتر درمورد p.oleovosan آمد. در مرحله اول تركیبات كمك كننده به رشد درمحیط كشت     داده شده و در مرحله دوم سوبستراهای پلیمر با كمك این روش تولید انواعی از MCL –poly3HA با گروههای چند فلئوره ، سیانو و نیتروفنوكسی تولید شده اند .

رشد باكتری و تولید MCL –poly3HA روی حلال های آلی روش های دیگری را می طلبد . مثلا برای 1- هگزن ، ابتدا این حلال توسط حلال غیر متابولیت دیگری رقیق شده و سپس توسط p.oleovoram تبدیل به MCL –poly3HA شده است . در این مورد شرایط كشت پیوسته بود . نشان داده شده كه محدود شدن منبع كردن به تولید بیشتر MCL –poly3HA كمك می كند.

انتقال اكسیژن

انتقال اكسیژن در فرایند تولید MCL –poly3HA اهمیت بسزایی دارد . نرخ مصرف اكسیژن در فرایند بسیار بالا و در حدد h1- l mm200 تا h1- l mm220 است هنگامی كه از تركیبات احیا شده ای نظیر آلكان ها و اسیدهای چرب به عنوان سوبستر استفاده می شود، مقدار زیادی اكسیژن برای آن       و تبدیل آن ها به مونومرهای MCL –poly3HA مورد نیاز است.در فرمانتاسیون fed-batch توسط p.putida كه بیشتر در مورد آن بحث شده انتقال اكسیژن محدود كننده ی رشد و productivity و غلظت بیومس نهایی است . پس از مدتی رشد بیومس متوقف می شود چون تمام اكسیژن برای حفظ حالت موجود سلول ها مصرف می شود. تمامی فاكتورهای فرایند نظیر، productivity ، علظت نهایی بیومس، علظت نهایی poly3HA و غیره ، حداكثر میزان انتقال اكسیژن در طی فرمانتاسیون وابسته اند. از طریق دیگر افزایش بیش از حد انتقال اكسیژن باعث مصرف زیاد از حد آن و تولید حرارت اضافه میشود كه مشكلات جدیدی را ایجاد می كند.

برای كاهش مصرف اكسیژن روش های مختلفی پیشنهاد شده اند كه در اینجا دو مورد را كه از بقیه موفق تر بوده اند را آورده ایم. نخست، با افزایش محتوای    poly3HA بیومس میزان اكسیژن سلول كاهش می یابد. دوم ، با استفاده از تركیبات اكسید شده نیاز به مصرف اكسیژن كاهش می یابد. به عنوان مثال، امكان استفاده ی همزمان از نیترات و اكتانوئیل اسید یا گلوكز و اكتانوئیك اسید در شرایط fed-batch برای p.putida وجود دارد . این یافته نشان یم دهد كه pseudcmcnas ها توانایی مصرف سوبستراهای بی ارتباط را حق در شرایط وجود منبع مازاد بر نیاز دارند.

ژنتیك مولكولی و سویه های نوتركیب

روش دیگری كه برای افزایش تولید و محتوای MCL –poly3HA به كار گرفته شده است، دستكاری ژنتیكی باكتری ها بوده است . با این هدف سویه های نوتركیب از pseudemenad ها و : E.ccli تهیه شده است .

pseudemenad های نوتركیب

po2 ، p.pleovorans ، p.putida kt2442 و p.aeroginosa pao1 از لحاظ تولید MCL –poly3HA بیشتر از دیگر سویه ها از لحاظ ژنتیكی مطالعه شده اند. نتایج مطالعات ژنتیك مولكولی نشان می دهد كه این باكتری ها دارای دو poly3HA پلیمراز هستند كه در cluster ژنی pha با عنوان phac 1,phac2 كه شده اند. درمورد p.oleovorans نشان داده شده است كه این دو آنزیم تفاوت اندكی از لحاظ اختصاصیت با یكدیگر دارند. و هر كدام به تنهایی می توانند كار سنتز را به تنهایی انجام دهند. اضاله كردن كپی های اضافی از این ژن ها به باكتری باعث دو برابر شدن محتوای MCL –poly3HA در شرایط منابع نامحدود می شود. ولی در شرایط منابع محدود تغییر چندانی در محتوای   poly3HA دیده نمی شود. آزمایش مشابه در مورد p.putida نتایج مشابهی رسیده اند و نشان می دهند كه سویه های نوتركیب pseudemonas كه تاكنون تولید شده اند رقیب خوبی برای سویه های وحشی در تولید MCL –poly3HA نیستند.

اما این سویه ها برای تولید پلیمرهایی با مونومرهای غیر عادی به خوبی قابل استفاده هستند. مثلا سویه ای از p.putida كه ژن poly(BHA) سنتاز : Thiocapsa pfennung را بیان می كند در شرایط fed-batch توانسته است از 5- هیدروكسی هگزانوئیك اسید ، 5- هیدوركسی هپتانوئیك اسید و 5- هیدوركسی اكتانوئیك اسید است poly3HA از همین مونومرها بسازد و فاكتورهای فرمانتاسیون هم در حد خوبی بوده اند . آزمایش های مشابه نیز موقعیت این سویه ها را در تولید MCL –poly3HA غیر معمول تایید می كنند.

E.coli نوتركیب

فرایندهای Downstrean

روش های جداسازی كه برای MCL –poly3HA به كار گرفته می شوند. شبیه روش های جداسازی PBH هستند . این روش ها با استفاده از حلال های كلردار نظیر كلروفرم با متیلن كلراید انجام می شوند . گزارش های تازه تر حاكی از آن هستند كه می توان از هگزان یا استون به جای حلال های كلردار استفاده كرد و سپس رسوب دهی را با كمك حلال دیگری ( كه پلیمر در آن نامحلول است ) مثل متانول انجام داد. بدین طریق MCL –poly3HA با خلوص جداسازی می شود.

روش دیگری كه برای جداسازی ارائه شده و به جای حلال ها بر سانتریفیوژ متكی است بدین صورت می باشد. ابتدا سلول ها به كمك سانتریفیوژ از محیط كشت جدا می شوند سپس با استفاده از آن مخلوط پروتئاز و شوینده (detergent) اعضای سلولی از یكدیگر جدا می شوند. گرانول ها MCL –poly3HA چگالی نزدیك آب دارند و در طی سانتریفیوژ دوباره رسوب نمی كنند و درعوض روی آب تشكیل یك لانكس با خلوص %95 را می دهند. از آنجا كه وجود DNA كرومورومی باعث افزایش شدید ویسكوزیته ی آب می شود یك ژن كه كننده ی نوكلئاز staphylococcus aureus به باكتری وارد شده و به فضای پری پلاسی هدف گیری شده است تا بعد از لیز شدن سلول DNA كروموزومی شكسته شده و تاثیری روی ویسكوزیته نداشته باشد.

علاوه بر روش های ارائه شده در بالا، CO2 فوق بحرانی هم می توانند با خلوص %100 در یك مرحله پلیمر را از سلول ها خالص سازی كند.

تولید

MCL –poly3HA در مقابل poly3HA هنوز به مرحله ی تولید انبوه و اقتصادی نرسیده است. ولی كاربردهای فراوانی برای آن ارائه شده اند. در زیر ابتدا تفاوت های تولید MCL –poly3HA در مقابل DCL –poly3HA آورده شده و سپس خلاصه ای از كاربردهای MCL –poly3HA آمده است.

تولید MCL –poly3HA در مقابل تولید DCL –poly3HA

پارامترهای تولید SCL –poly3HA نسبت MCL –poly3HA مورد توجه بیشتری قرار گرفته است . لذا مقایسه همین دو پلیمر با یكدیگر جالب به نظر می رسد. لیستی از تفاوت های این دو پلیمر در جدول آمده است. با نگاهی به این جدول می توان دریافت كه نخستین تفاوت محسوس و سهم بین این دو كمتر بودن محتوای پلیمری در MCL –poly3HA است كه Productivity و yeild را كاهش داده و هزینه های Downstream و مواد زائد را افزایش می دهد . poly3HA در نسبت وزنی 1- gl m 24/1 نسبت به بیومس كل تولید می شود در حالی كه این عدد در مورد MCL –poly3HA بسته به نوع مونومرها در حدود 1- gl m00/1 است . همچنین درصد وزنی نیز همانطور كه در جدول امده اختلاف فاحشی دارد كه از علل توجه به MCL –poly3HA محسوب می شود.

كاربردها و patent ها

از آنجا كه مونومرهای MCL –poly3HA مانند پلیمرهای شیمیایی قابل تغییر و طراحی هستند. این پلیمر case بسیار خوبی برای كاربردهای خاص می باشد. این پلیمر را به شكل ها و یا ساختمان های مختلف می توان ساخت .A,B علاوه بر آن به علت یكی بودن چگالی دانه های MCL –poly3HA با آن این تركیبات در آب تشكیل لاتكس داده و در اب و دیگر حلال ها قابل تغییر شیمیایی هستند.

  1. MCL –poly3HAهای غیر اشباع از لحاظ شیمیایی فعال و بی شكل هستند . B) به طور كلی به علت ویژگی های بیان شده این پلیمرها برای استفاده در انواع مواد بسته بندی كننده ی تجزیه پذیر و یا لوازم بهداشتی یك بار مصرف بسیار مناسب هستند. در كنار اینها رد محیط های دریایی كه لوازم تجزیه ناپذیر تخریب فراوانی را به محیط ها وارد كرده اند استفاده از تورهای ماهیگیری یا دیگر وسائل نظیر از MCL –poly3HA گزینه ی بهتری است.

استفاده از MCL –poly3HA در بیوتكنولوژی پزشكی بسیار امیدوار كننده است و همچنین گزارش ها و Patent هایی درمورد استفاده از این پلیمرها در PSA ها ، Rubbe تجزیه پذیر ، چسب های رنگ ( كه اكنون استفاده ی انواع روغنی آنها در بسیاری از كشورها ممنوع و یا محدود شده است ) و یا در بسته بندی پنیر ارائه شده است كه لیست آنها در جدول آمده است.

آینده و دیدگاهها

ویژگی های یكتا و ژاوان MCL –poly3HA نظیر تجزیه پذیری و سازگاری با طبیعت ، عدم حساسیت به آب و فعالیت شیمیایی پتانسیل بالایی به آن برای انواع تولیدات صنعتی می كنند .

MCL –poly3HA همانطور كه گفته شد گروه بزرگی از پلیمرها است نه یك پلیمر . محتوای مونومری آن متغیر و قابل كنترل و تعیین است. پلیمرهای فعال و آماده ی تغییر شیمیایی قابل تولید هستند. این پلیمر برخلاف poly3HA نمی توانند در مقیاس انبوه استفاده شوند. بلكه گزینه های خوبی برای استفاده ی خاص در شرایط خاص و برای موارد خاص هستند و این امر را مدیون تغییر و تنظیم پذیری محتوای مونومری شان هستند . به عبارت دیگر می توان این پلیمرها را برای استفاده های خاص درمقیاس انبوه تولید كرد.

هزینه های فرمانتاسیون MCL –poly3HA مربوط به خاطر مواد تغذیه ای هستند ولی قسمت عمده ای نیز مربوط به خنك كردن و دفع مواد زائد می شود. در حال حاضر تلاش برای بهینه كردن این سه فاكتور وجود دارد و همچنین افزایش محتوای پلیمری درون سلول ها می تواند اهمیت بسزایی در كاهش همزمن هزینه های مربوط به تغذیه ی محیط كشت فرایندهای dewnstream خنك كردن و دفع زائد داشته باشد.

راه حل مقابل تولید MCL –poly3HA از طریق فرمانتاسیون ، اصلاح ژنتیكی گیاهان است. تلید MCL –poly3HA در Arabidepsis thaliana مطالعه شده است و محتوای پلیمری %40 بدست امده است . برای اقتصادی شدن كشت در گیاهان حدود 15-10 سال بر آورده می شود. گرچه تولید پلیمرها در گیاهان هزینه های كمتری دارد ولی از انعطاف پذیری تنوع مونومرها كاسته خواهد شد.

برای دیدن قسمت های دیگر این تحقیق لطفا” از منوی جستجوی سایت که در قسمت بالا قرار دارد استفاده کنید. یا از منوی سایت، فایل های دسته بندی رشته مورد نظر خود را ببینید.

با فرمت ورد

Leave a comment