CellCul－20A反应器的丝网间液体交换速率及氧传递模型

针对笼式通气搅拌生物反应器的特点,本文提出了一种简单可信的测量丝网内外液体交换速率的实验方法,根据此方法,在CellCul-20 A生物反应器中得出了通过丝网的液体交换速率关联式: 单层丝网：Qs=1．93×1O^-5N^1.81+1．13×10^-4UG^0.61(Ⅰ) 双层丝网：Qs=3．42×10^-5N^1.49+1．46×10^-4UG ^0.68 (Ⅱ)并在此基础上,建立了台适的深层通气的氧传递模型,得到： 1- 1- 1- (K_La)d.Vc Qs + Vb.[(K_La)b-(K_La)d](Ⅲ)理论分析和实验结果表明,增大丝网内的液体体积和提高丝网内的氧传递速率,可以有效地提高反应器的体积氧传递系数。     

摇瓶的体积氧传递系数和氧通透率的测定

通过设计特殊摇瓶,用亚硫酸钠法测出摇瓶的体积氧传递系数和氧透过纱布层的通透率。以氧电极测其内外氧的分压降后,可以算出摇瓶表观体积氧传递系数(k_La)app及真实体积氧传递系数k_La,并进一步求出氧通透率。由实验得出：氧分压降低6．1％,氧传递系数增加一倍;在37c、220r／min、500m1摇瓶(内盛液50m1)8层纱布的氧通透率Pm=43．7moI／m²·h·arm;并且关联出摇瓶容积V、装液量VL、转速n、摄氏温度t之间的模型式：(k_La)_app=1．84×10^-7[t]1.8479·[n]2.3906.(VLV]-0.6360(kLa)=2．02×10^-7[t]1.8525·[n]2.39441·[VLV]-0.6370     

微生物传感器测定维生素B12的研究

将大肠杆菌(Escherichia coli)215用吸附法固定于醋酸纤维素膜上,与氧电极配合组成微生物电极,建立了对维生紊B₁₂的快速测定系统。测定浓度范围5×10^-6mg—2．5×10^-5mg／ml;测定温度范围在28—39℃;最适Ph为6．7—7．8,测定一个样品所需时间为2h,比常用的生物学测定方法所需时间缩短10倍以上。该系统对维生素B₁₂重复测定的相对误差为±3％。固定化菌体在－25℃保存25天后再进行测定,应答电流不低于初始值的92%。     

高山红景天愈伤颗粒组织悬浮培养动力学及工艺的研究

研究了高山红景天愈伤组织颗粒悬浮培养过程的生长及红景天甙合成的规律,发现红景天甙合成与细胞生长偶联,两者之间的关系表示为q=5．38×10^-3μ。其产率系数Yx/s及维持系数m分别为0．66g·g^-1和0．033g·(g·d)^-1。在3.5L气升式反应器中研究了培养过程的操作特性,发现“发泡”现象几乎不存在,氧传递系数K1a的变化不同常规植物细胞的悬浮培养．愈伤组织颗粒在培养过程中经历一个由小变大,后叉变小的过程。     

厚叶景天组织传感器的研究

利用厚叶景天的叶和茎组织作为生物催化材料,分别同二氧化碳气敏电极和氨气敏电极组合,研制了L－精氨酸传感器及,L－赖氨酸传感器。两种传感器的线性范围分别为1.0×10^-4 1.O×10^-3mol/L和8．0×10^-5—3.0×10^-3mol/L．检测下限分别为3．2×10^-5mol／L和2.2×10^-5mol/L,响应斜率分别为42.2mV／dec和41．4mv／dec。考察了两种传感器的回收率．结果表明,L－精氨酸传感器和L－赖氨酸传感器的回收率平均值分别为98．6％和101.6％,标准偏差分别为4.6％和4.0％。     

2.5次微分伏安法对生物样品中丙二醛的测定

以0.1mol/L NH₄Cl溶液为介质, 用2.5次微分伏安法测定了丙二醛, 线性范围为1.0×10^-6至1.0×10^-3 mol/L, 检测限达1.0×10^-7 mol/L. 并测定了细胞培养液介质中新生SD大鼠心室肌细胞样品中的丙二醛.     

链霉菌原生质体种间融合重组的研究 I．庆丰链霉菌和吸水链霉菌井冈变种的种间融合

本文报道庆丰链霉菌AS20l[11v]、MS30[Pr0一Ade—sm r］菌株和吸水链霉菌井冈变种VA4[His-]菌株原生质体的种间融合重组。AS201×vA4融合产生由二亲株营养标记互辅的稳定的原养型重组子,频率为1．09×10^-5．98×10^-6MS30 xvA4融台产物除原养型重组子,重组频率为5．7×10^-5外,还出现异核体及异质无性系(频率为2．8×10^-4一2．14×10^-5)。得到的原养型重组子,在孢子颜色、抗药性状、产物性质等方面显现广泛多样的变异。从中得到一个原养型重组菌株RvAl8,它所产生的抗菌物质,理化和生物性质与亲株产生的庆丰霉素和井冈霉素明显不同。     

腺苷敏感组织电极的研究

将一种含丰富腺苷脱氨酶的新鲜猪肝组织切片,通过“三明治夹心”法固定于氨气敏电极上,制成对腺苷具有特异响应的生物催化组织膜电极。电极测定腺苷浓度线性范围为1.4×10^-4—1.0×10^-2mol/L,检出限为5.0×10^-5mol/L。并对介质条件,pH影响,选择性以及动力学响应行为进行研究,电极寿命达一个月以上。电极用于合成样品测定,效果满意。     

喷射自吸管式生化反应器研究

本文研究了喷射自吸管式生化反应器的吸气及所液传质特性,提出了吸气量(Qs)和容积氧传递系数(kLa)的数学表达式：Qg=5.2×10^-2W^0.144_cLR^0.079_cD(L-D)^0.328D²_nPoπ——P^o_gTo[(D-Dn)²-1](Pn-Pl)-1)(Kla)₁=0.999(W-V)^0.38V^0.90_sg(L-D)^-0.16(Kla)2=1.003(W-V)^0.71V^0.28_sg(L-D)^-0.32(加C圈)反应器的具优工况为：L/D=320-400,D/D=2.7—3。8,Pn=5—13×10⁴N/m²。Kla最高达4280h^-1,比能耗为0.72—2.16×10³kJ/kgO₂用于培养饲料酵母,酵母浓度达40.04kg/m³.最大生长速率为6.24kg/m³·h,比能耗为1.66—2.52×10³KJ/kg DBM.空气利用率为10—20%.是一般生化反应器的2—4倍。     

谷氨酸棒状杆菌尿素传感器的研究

基于腺酶催化尿素分解产生氨,以氨气敏电极为基础电极,用含脲酶丰富的谷氨酸棒状杆菌研制成测定尿素的微生物传感器.在30℃、pH8.0、0.1mol/L磷酸盐缓冲液中,该传感器的线性范围为1.1×10^-4～1.4×10^-2mol/L,斜率为51.2mV/decade,检测下限为1.0×10^-5mol/L,寿命可达45d.考察了传感器响应初速和底物浓度之间的关系,测定了微生物膜中脲酶的表观米氏常数K_m及最大响应初速v_m.     

二茂铁－交联剂修饰的葡萄糖传感器

用牛血清白蛋白-戊二醛交联剂把葡萄糖氧化酶固定在Nafion-二茂铁修饰电极上,最后在电极上修饰一层Nafion膜,制备成葡萄搪传感器,电活性物质如抗坏血酸、尿酸等对葡萄糖的测定无干扰.该传感器的线性范围为5.0×10^-4-1.3×10^-2mol/L,响应时间小于60s.     

酵母完整细胞快速高效转化法

通过研究影响转化效率的诸因素,最终找到一种快速、高效酵母完整细胞转化法。整个转化步骤能在1．5h内完成。在实验中发现：小牛胸腺DNA的加入,在加入DNA后随即加入PEG4000;将42℃热冲击时间从5min延长到25min;热冲击后直接将转化混合物涂布到选择性平板上能得到高效转化效率。所用四种类型质粒的转化效率如下：Yrp;3．5—7．2×10⁴(线性pcN60／BamHⅠ：1·6×10⁵);Yep: l·7—2.6×10⁴(线性YEpl3／BarnHⅠ：8×10⁴),Ycp：3．7×10⁴;YIp5／stuI：7．6×10³。用快速法检测的7株受体菌的转化能力都达到10⁴个转化子/μg DNA。     

用基因克隆大肠杆菌发光体系测定长链脂肪醛

利用基因克隆大肠杆菌发光体系分别测试了五种长链脂肪醛和脂肪酸。结果表明:可在几分钟内测出癸醛,正辛醛和十二烷醛的极限浓度分别为1×10^-14mol/L、1×10^-12mol/L和1×10^-9mol/L,是一种灵敏、快速的测试方法。     

葡萄糖的添加对昆虫细胞Sf21悬浮生长的影响

添加葡萄糖对昆虫细胞Sf21(Spodoptera frugiperda)悬浮生长的影响,发现补加糖量在lg／L时·能明显提高细胞生长的速度和最高密度,细胞最高密度由2．5×10⁴／ml增加到4.9×10⁶／ml; 朴加糖量在2g／L时,则有显著的抑制作用,即使增加接种密度．细胞生长的最高密度也只有2．1×10⁶／ml。当采取流加葡萄糖方法来培养细胞时,则其生长的最大密度可提高到5．2×10⁶／ml。     

搅拌式生物反应器中造血细胞的灌注培养

为了消除造血细胞静态培养中存在的浓度梯度和搅拌悬浮培养时换液引起的波动,为造血细胞体外扩增提供更理想的培养环境和操作方式,利用自主开发的造血细胞重力沉降截留系统结合有溶氧和pH控制的生物反应器进行了脐血造血细胞的灌注培养。两次灌注培养中总细胞分别扩增11.5和18.6倍,扩增倍数最大时,CFU-Mix分别扩增23.2倍和20.4倍、 CFU-GM扩增13.9倍和21.5倍、BFU-E 扩增8.0倍和6.9倍、CD34⁺细胞扩增17.1倍和15.4倍。培养到12d时,第一次实验由267×10⁶单个核细胞扩增得到1082×10⁶个总细胞,6.31×10⁶个CFU-GM,6.2×10⁶个CFU-Mix和23×10⁶个CD34⁺细胞;第二次实验由180×10⁶单个核细胞扩增得到1.080×10⁶个总细胞,4.65×10⁶个CFU-GM,11.0×10⁶个CFU-Mix和25.0×10⁶个CD34⁺细胞,这达到了临床规模,由于控制了较低的溶氧和稳定的培养环境,细胞中干/祖细胞含量显著高于方瓶。但灌注培养到后期细胞密度达到较高后,细胞生长受到抑制,这应该是由细胞密度过高本身所引起。搅拌式反应器中进行灌注培养有利于造血干/祖细胞的进一步扩增,培养得到的细胞中干/祖细胞含量较高,培养规模达到了临床要求,但过高的细胞密度将对造血细胞的生长产生抑制。     

微生物电极快速测定微生物浓度的研究

利用前文所描述的微生物电极,测定了酵母菌、大肠杆菌和枯草杆菌三种微生物的标准曲线。其基本原理是：微生物在厌氧条件下将硫茧还原,还原态硫堇在阳极上氧化,而电流的最大上升速率与微生物的浓度成线性关系。对酵母菌、大肠杆菌和枯草杆菌的检测低限分别为5×10⁵、2×10⁶和1×10⁵ cells／ml。检测时间一般少于20min,重现性误差小于5％．本文还讨论了温度、染料浓度和磁搅拌转速等因素对微生物浓度测定的影响。     

Nafion膜固定的亚甲基蓝为介体的生物传感器

制成了以亚甲基蓝为介体的电流型过氧化氢生物传感器,通过离子交换牢固地固定在Nafion膜中的亚甲基蓝,能有效地在辣根过氧化物酶和玻碳电极之间传递电子.探讨了pH值、温度、工作电位和抗坏血酸等物质对此传感器生物电催化还原H₂O₂的影响.此生物传感器选择性好、灵敏度高,对H₂O₂线性响应范围为5.0×10^-7～2×10^-4 mol/L,响应时间少于30 s.     

测定葡萄糖的酶场效应管传感器

将葡萄糖氧化酶(GOD)、恋用聚丙烯酰胺包埋法固定化在氢离子敏感场效应管(H⁺-ISFET)栅极绝缘层表面,利用葡萄糖氧化酶催化葡萄糖的特异性就制成了对萄萄糖进行定量测定的酶一葡萄糖传感器。该传感器的测定范围为5×10^-6—2×1O^-4g／ml,响应时间为25s(动力学方法),重复性误差小于4％,一个月内未发现传感器输出电压降低。     

插入烟草叶绿体启动基因片段的重组质粒转化大肠杆菌和枯草杆菌感受态与原生质体的比较

大肠杆菌(E.coli)N100携带的pK01-26质粒插入烟草(Nicotiana tobacHm var.)叶绿体启动基因片段的重组质粒。该质粒以大肠杆菌HB101为受体可以再转化,转化频率为4.93×10^-6,以枯草杆菌168为受体不能实现转化。上述两种受体菌株的原生质体,经处理,再生细胞壁后,分别获得转化子。经原生质体转化,以大肠杆菌HB101为受体的转化频率为2.7×10^-4频率为2.6×10^-5。以H     

葡萄糖氧化酶产生菌Z—l—C的分批发酵与恒化培养

本文对葡萄糖氧化酶产生菌z—I—c的分批发酵与恒化培养进行了研究。实验发现,在以葡萄糖为生长限制性基质的恒化培养中,该产生菌的维持系数为O．04 g葡萄糖／g菌体．H,生长得率系数Y^max_G=O．714 g菌体／g葡萄糖,最大比生长速率μmax=O．385h^-1,饱和常数Ks=4．76g/L,理论最适稀释度Dm=0．260h^-1,最大酶比活(E／x)max为2．16×10³μ／mg,其值较分批发酵的最大酶比活(1．5l×10³μ／mg)提高43％。当向恒化培养的补料培养基中添加0．02％的α-甲基-D-葡萄糖时,由于该葡萄糖结构类似物的诱导作用,可使(E／x)max达3．11×10³μ／mg,较分批发酵之值提高106％。