פוטוביוריאקטור זכוכית לגידול תאים פוטוסינתטיים

סקירה כללית על פוטוביוריאקטור זכוכית

פוטוביורקטור הזכוכית מצויד במספר פונקציות בקרה כגון טמפרטורה, ערבוב, חמצן מומס, pH, חידוש, עוצמת אור וכו', אשר ניתן להשתמש בהן לגידול מגוון מיקרואורגניזמים או תאי צמחים בסביבה יציבה וניתנת להתאמה.

מיכל הפוטוביורקטור מזכוכית עשוי מזכוכית בורון סיליקון בעלת חוזק גבוה, עמידות בטמפרטורות גבוהות ועמידות בפני קורוזיה, והמשטחים הפנימיים והחיצוניים שלו מלוטשים במראה, מה שמאפשר למנוע זיהום ביעילות ולספק תצפית ברורה על החומר. בנוסף, הפוטוביורקטור מזכוכית תוכנן עם מקורות אור פנימיים וחיצוניים, המאפשרים להתאים את אורך הגל ועוצמת האור בהתאם לצורך, כדי להתאים לדרישות של תהליכי פוטוסינתזה שונים.

מכשיר תאורה

• אמצו סוג כיסוי חיצוני או מקור אור מובנה פנימי כדי לספק אפקט תאורה אחיד.
• צבע מקור האור, אורך הגל ועוצמתו ניתנים להתאמה אישית בהתאם לדרישות הניסוי, על מנת לספק תנאי פוטוסינתזה למיקרואורגניזמים או לתאי צמחים.
• מתאים למחקר תגובות ביולוגיות על פוטוסינתזה של אצות, מיקרואורגניזמים ותאי צמחים.

תכנון מיכל

• טווח נפח המיכל: מ-0.5 ליטר עד 15 ליטר, נפח עבודה של עד 70%.
• מיוצר מזכוכית בורון סיליקון עמידה בטמפרטורות גבוהות כדי להבטיח העברת חום יעילה ועמידות בפני קורוזיה.
• מכסה המיכל מפלדת אל-חלד 316L מצויד בממשקים מרובים, כגון pH, חמצן מומס, טמפרטורה ושקעי אלקטרודות אחרים, כדי להבטיח ניטור בזמן אמת של מספר פרמטרים.

מערכת בקרת טמפרטורה

• טווח בקרת הטמפרטורה: 20°C עד 65°C, כדי לענות על הצרכים של תסיסה בטמפרטורה נמוכה ותרבות מיקרוביאלית.
• שימוש בחימום חשמלי באמבט מים מצופה, ויסות אוטומטי של טמפרטורת התסיסה, בקרה חכמה PID להבטחת דיוק בקרת הטמפרטורה, דיוק של עד ± 0.2 °C.

מערכת זרימת גז ואוורור

• אימוץ מסנן מיובא לסינון אוויר סטרילי, דיוק הסינון מגיע ל-0.2μm כדי להבטיח את סטריליות תהליך הגידול.
• מצויד במד זרימה מקוון להתאמת זרימת הגז באופן אוטומטי, טווח ההתאמה הוא מ-0 עד 8 ליטר/דקה, בהתאמה לדרישת הגז בתנאי תסיסה שונים.

בקרת חמצן מומס ו-pH

• בקרת החמצן המומס מתבצעת באמצעות אלקטרודה מקוונת לחמצן מומס, וניתן לקשר אותה למהירות הסיבוב, לחידוש ולבקרת פרמטרים אחרים, דיוק המדידה ±3%, הרזולוציה היא 0.1%.
• בקרת pH באמצעות אלקטרודות מיובאות ומשאבות פריסטלטיות להוספה אוטומטית של חומצה, אלקלי, pH יכולה להיות קשורה לתהליך המילוי, דיוק הבקרה הוא ± 0.02.

בקרת מילוי חוזר וניקוי קצף אוטומטית

• מערכת המשאבות הפריסטלטיות מספקת זרימה אוטומטית של מילוי ומילוי, וניתן להגדיר אותה למילוי החומר, כגון מהירות קבועה, מילוי אקספוננציאלי.
• מערכת בקרת הסרת קצף PID אוטומטית ניטור קצף בזמן אמת, הוספה אוטומטית של חומר להסרת קצף כדי להבטיח את יציבות תהליך התסיסה.

עקרון הפעולה

1. אופטימיזציה של תנאי האור והצמיחה:ליבתו של הפוטוביוריאקטור הזכוכיתי טמונה במערכת התאורה שלו, המדמה תנאי תאורה טבעיים ומספקת אורכי גל ועוצמת תאורה המתאימים לפוטוסינתזה. אצות, מיקרואורגניזמים וכו' מבצעים פוטוסינתזה באמצעות פעולת האור כדי לייצר את הביומסה והמטבוליטים הנדרשים. ניתן לכוונן את מקור האור המובנה או החיצוני בהתאם לצרכי המגיבים כדי להבטיח צמיחת תאים יעילה.
2. בקרת טמפרטורה ו-pH:מערכת בקרת טמפרטורה באמצעות אמבט מים מצופה לחימום וקירור, כדי להבטיח שהטמפרטורה בתוך הכור תישמר בטווח שנקבע מראש, כדי להתאים לצרכי הגידול של מיקרואורגניזמים או אצות שונים. מערכת בקרת pH באמצעות אלקטרודת זיהוי ומשאבה פריסטלטית להוספה אוטומטית של חומצה ואלקלי, כדי לשמור על החומציות והאלקליות המתאימות של מצע התרבית, על מנת לקדם את חילוף החומרים של האורגניזמים.
3. העברת חמצן וערבוב:ערבוב מכני עליון או ערבוב באמצעות צימוד מגנטי מבטיחים ערבוב אחיד של החומרים בכור ומקדמים העברה יעילה של חמצן וחומרים מזינים, תוך הימנעות ממרחב מת או שיפוע ריכוז. אלקטרודת DO מנטרת את רמת החמצן המומס בזמן אמת כדי להבטיח שהמיקרואורגניזמים יגדלו בתנאי חמצן מתאימים.
4. זרימת גז ומילוי:זרימת הגז מותאמת אוטומטית על ידי מד זרימה מדויק כדי להבטיח אספקת חמצן יציבה ולמנוע קיפאון בתרבית עקב אספקת גז לא מספקת. מערכת המילוי מתאימה אוטומטית את כמות המילוי בהתאם לשינויים ב-DO וב-pH כדי לייעל את חילוף החומרים וקצב הגדילה של המיקרואורגניזמים.

תחומי יישום

• אנרגיה ביולוגית:לדלק ביולוגי מאצות, כגון ייצור ביודיזל, הפוטוביוריאקטור יכול לדמות את תנאי האור הטבעיים, לשפר את יעילות הצמיחה של האצות, להגביר את הצטברות השומנים ולקדם את ייצור הדלק הביולוגי.
• הגנה על הסביבה:בטיפול בשפכים ובפירוק מזהמים, פוטוביוריאקטורים יכולים לטפח חיידקים או אצות פוטוסינתטיים, ולהשיג את האפקט של שיקום הסביבה על ידי ספיגת חומרים מזיקים והמרת פסולת לחומרים בלתי מזיקים.
• מזון ותזונה:משמש לגידול שמרי מזון, פרוביוטיקה ומיקרואורגניזמים אחרים לייצור צבעי מאכל טבעיים, ויטמינים, חומצות אמינו וכו'. היעילות הגבוהה של הפוטוסינתזה מקדמת את הצמיחה המהירה של מיקרואורגניזמים ואת השפע של מטבוליטים.
• תרופות ומוצרים ביולוגיים:משמשים לייצור אנטיביוטיקה, חיסונים, אנזימים ותרופות ביולוגיות אחרות, פוטוביוריאקטורים מספקים סביבה מבוקרת לקידום ייצור בקנה מידה גדול של מיקרואורגניזמים או תאים.
• כימיה ירוקה והנדסה מטבולית:בייצור מוצרים טבעיים, כגון חומצות אורגניות טבעיות, אנזימים, אנטיביוטיקה וכו', נעשה שימוש בפוטוסינתזה כדי לשפר את תפוקת המוצר ולקדם את הפיתוח של כימיה ירוקה והנדסה מטבולית.