Simulando el intestino: explorando el fermentador continuo de etapas múltiples LAMBDA MINIFOR

El estudio de los sistemas digestivos de humanos, rumiantes, aves de corral, etc., es fundamental para diversos campos, incluidos la nutrición, la ciencia animal y la salud humana. En el campo en rápida expansión de la investigación del microbioma intestinal, se ha ideado y puesto en práctica un espectro de sistemas con distintos niveles de complejidad con la ayuda de biorreactores. El biorreactor ha revolucionado la investigación sobre simulación intestinal.

Fermentador LAMBDA MINIFOR para imitar el sistema digestivo

Comprender el intrincado ecosistema del intestino humano es crucial para comprender la nutrición, los trastornos metabólicos y las enfermedades gastrointestinales. Los fermentadores LAMBDA MINIFOR destacan por replicar las condiciones del intestino humano in vitro. Por ejemplo, el modelo SHIME, el simulador del ecosistema microbiano intestinal humano, consta de cinco reactores que imitan diferentes secciones del tracto gastrointestinal humano. Cada reactor está interconectado con una bomba peristáltica, lo que le permite simular los compartimentos intestinales. El sistema SHIME se centra principalmente en simular la comunidad microbiana del colon. Dada la falta de disponibilidad de una forma directa de obtener una muestra microbiana representativa del colon humano, se selecciona la microbiota fecal como inóculo para los compartimentos del colon del reactor SHIME. Los fermentadores de múltiples etapas replican los parámetros fisiológicos y microbianos in vivo, que abarcan la temperatura corporal, las concentraciones de enzimas, los patrones de alimentación, los niveles de pH y la diversidad microbiana en todos los compartimentos anatómicos.

Fig 1: Descripción general simplista del modelo SHIME.

Para imitar los parámetros del intestino, es fundamental elegir un sistema que pueda regular todos los parámetros como en el tracto digestivo. Para acelerar el trabajo y ahorrar el costo de las enzimas digestivas medianas, es crucial trabajar con el volumen de trabajo más bajo posible y, cuando sea necesario, aumentar a un volumen mayor a un costo muy bajo. Además, cada reactor debería ser capaz de regular de forma precisa y automática la temperatura, el pH, mantener las condiciones anaeróbicas, registrar el potencial redox, etc.

¿Cómo proporcionan los fermentadores LAMBDA MINIFOR un sistema ideal para simular el microbioma intestinal humano (SHIME)?

Ofrece un volumen de trabajo más bajo de 35 ml:

Existen pocos fermentadores a escala de laboratorio capaces de alcanzar un volumen de trabajo mínimo de 35 ml. El fermentador LAMBDA MINIFOR 0.3L, equipado con un recipiente con doble camisa, ofrece un volumen de trabajo que oscila entre 35 y 400 ml, similar al de un microbiorreactor. Este sistema versátil cubre todo el espectro de volúmenes de cultivo a escala de laboratorio, desde 35 ml hasta 6 litros, lo que permite utilizar recipientes intercambiables rentables para aumentar el volumen de trabajo.

Mantiene condiciones anaeróbicas:

El sistema MASSFLOW incorporado dentro de la unidad de control del fermentador garantiza un suministro regulado de gas N2 y, cuando se combina con el cierre completo del recipiente, crea un ambiente anaeróbico perfecto en el interior. Esto es crucial para simular con precisión las condiciones del microbioma intestinal humano.

Regulación automática del pH:

El sistema cuenta con regulación automática del pH, con la adición de ácido y base en función de las variaciones del pH, lo que garantiza un ambiente estable y controlado.

Innovadora calefacción por infrarrojos para una regulación precisa de la temperatura:

El fermentador MINIFOR emplea un método de calentamiento innovador que utiliza radiación infrarroja de un calentador en espiral de alta potencia y baja capacidad calorífica que se encuentra debajo. Este calor se dirige eficientemente al fondo del recipiente a través de un reflector parabólico dorado con una eficiencia del 98%, lo que garantiza un calentamiento uniforme sin puntos calientes, incluso a niveles medios bajos. La convección térmica natural se produce sin necesidad de mezcla adicional. La baja capacidad calorífica, equivalente a la de un mililitro de agua, permite un control preciso de la temperatura, y el diseño del sistema elimina la necesidad de cables, tuberías, conectores, mantas calefactoras o suministros de agua, superando a otros sistemas de calefacción en eficiencia y eficacia.

Innovadora agitación de arriba a abajo inspirada en las aletas de un pez:

Los discos de agitación que pueden adaptarse a las necesidades específicas de los microbios se pueden ajustar sin esfuerzo para acomodar un nuevo volumen de cultivo en un minuto. LAMBDA ha introducido un sistema de mezcla por vibración superior para los biorreactores MINIFOR, inspirándose en las aletas de pescado. Este método ofrece una alta eficiencia y al mismo tiempo minimiza las fuerzas de corte, gracias a los exclusivos discos mezcladores FISH-TAIL hechas con materiales finos y elásticos, reemplazando los bordes cortantes que se encuentran en los agitadores convencionales.

Monitoreo, registro y control en tiempo real de todos los parámetros del cultivo:

Se pueden controlar simultáneamente varios fermentadores MINIFOR mediante programas para PC como FNet y SIAM. El SIAM, por su facilidad de uso y rentabilidad, puede gestionar hasta 99 fermentadores y ofrece funciones ampliadas. Desarrollado inicialmente para laboratorios de investigación, SIAM ha demostrado ser valioso para plantas piloto y unidades de producción a pequeña escala. Los usuarios pueden crear aplicaciones personalizadas sin esfuerzo en cuestión de minutos.

Medición del potencial redox:

LAMBDA REDOX permite la medición del potencial Red-Ox y facilita la transferencia de datos digitales a una PC a través de su interfaz RS-485. Los datos recopilados se pueden visualizar y registrar utilizando el programa de fermentación SIAM, lo que mejora aún más las capacidades del fermentador.

Reactores para el modelo Twin SHIME: Al ejecutar dos conjuntos de fermentadores MINIFOR 5x en paralelo se ofrece un modelo Twin SHIME. El modelo de simulación gastrointestinal TWIN-SHIME ayuda a comparar y analizar la microbiota de dos fuentes diferentes.

Fermentador LAMBDA MINIFOR para simular una parte del sistema intestinal in vitro: Estudio de la interferencia bacteriana del intestino.

El grupo de investigación DZIF de la Universidad de Bonn utiliza el biorreactor LAMBDA MINIFOR como modelo intestinal in vitro. Están estudiando cómo eliminar las bacterias patógenas del microbioma intestinal para prevenir infecciones potencialmente mortales.

Fig 2: Los fermentadores LAMBDA MINIFOR funcionando en paralelo para imitar el colon distal del tracto digestivo.

Los investigadores emplean múltiples fermentadores LAMBDA MINIFOR 0.4L en paralelo para realizar experimentos con determinaciones dobles, incluido un grupo de control. Crédito de imagen y referencia: Instituto de Microbiología Farmacéutica, Universidad de Bonn, investigación de laboratorio del Dr. Fabian Grein, consultado el 1 de octubre de 2023, www.pharm-mibi.uni-bonn.de/de/kontakt-1/grein- laboratorio

Los investigadores exploraron el potencial del microbioma intestinal humano como fuente de agentes descolonizadores innovadores. Emplearon técnicas de cultivo avanzadas, como el cultivo de varias bacterias en condiciones anaeróbicas, para aprovechar este recurso en busca de nuevos compuestos que afecten a las bacterias patógenas.

El equipo utiliza el fermentador LAMBDA MINIFOR para crear un modelo intestinal in vitro que imita el colon distal del tracto digestivo. Para ello, el equipo estudia la colonización del sistema por bacterias patógenas, centrándose en analizar las interacciones antagónicas directas entre las bacterias enteropatógenas y la microbiota comensal. Además, el sistema sirve como plataforma para investigar la eficacia de diversas estrategias de descolonización. Su objetivo principal es la identificación de las composiciones más ventajosas de comunidades microbianas bien definidas, permitiendo una descolonización selectiva y eficiente.

Para obtener más detalles sobre el fermentador-biorreactor LAMBDA MINIFOR, visite https://www.fermentador-bioreactor.com/es/caracteristicas/ y explore las innovaciones del fermentador-biorreactor LAMBDA MINIFOR en https://www.lambda-instruments.com/es/fermentador-y-biorreactor/resumen-de-innovaciones-y-ventajas/.

Si tiene alguna consulta, necesita una cotización o necesita información sobre los precios de nuestro sistema fermentador-biorreactor, no dude en comunicarse con nosotros en https://www.lambda-instruments.com/es/contactenos/