Los biorreactores gastrointestinales son una clase de dispositivos biológicos que utilizan el tracto gastrointestinal animal como "sistema de cultivo natural" y utilizan su entorno fisiológico para lograr proteínas objetivo, síntesis de sustancias activas o regulación de la flora intestinal. sus escenarios de aplicación se centran principalmente enBiomedicina, agrocría, industria alimentaria, investigación sobre salud intestinalOtros campos son los siguientes:
Esta es una de las direcciones centrales de aplicación de los biorreactores gastrointestinales, y la ventaja es utilizar el sistema de expresión celular y el mecanismo de secreción natural del tracto gastrointestinal animal para producir medicamentos proteicos recombinantes de alta actividad a bajo costo.
Expresión de proteínas medicinales: transformar las células epiteliales intestinales de animales (como conejos, cerdos, ovejas, etc.) a través de técnicas de ingeniería genética para que expresen específicamente proteínas medicinales objetivo en el tracto gastrointestinal, comoLactoferrina humana, insulina, hormona de crecimiento, fragmentos de anticuerposEspera. Estas proteínas se excretan con secreciones intestinales o heces, y luego se separan y purifican para hacer medicamentos, que son más baratos y tienen una actividad proteica más cercana al estado natural que la producción tradicional de fermentadores.
Desarrollo de vacunas orales: introducir los genes de los antígenos de la vacuna en la flora intestinal del huésped o en las células intestinales para que el tracto gastrointestinal continúe expresando antígenos. Después de la ingesta de animales, los antígenos pueden estimular la respuesta inmune de la mucosa intestinal y producir anticuerpos de la mucosa (iga), lograndoProducción in situ e inmunización de vacunas oralesAdecuado para prevenir enfermedades infecciosas intestinales (como rotavirus, infección por E. coli, etc.), sin transporte de cadena de frío, el uso es más conveniente.
Síntesis in situ de aditivos para piensos: transformar la flora simbiótica intestinal de los animales de cría (pollos, cerdos, vacas) para que sinteticen nutrientes esenciales para los animales en el tracto gastrointestinal, comoAminoácidos (lisina, metionina), vitaminas (grupo b, Grupo k), preparaciones enzimáticas (fitasa, amilasa)Espera. Esto puede reducir la cantidad de aditivos artificiales en los piensos, reducir los costos de cría, al tiempo que mejora la eficiencia de absorción de nutrientes y promueve el crecimiento de los animales.
Prevención y control de enfermedades intestinales animales: construir un reactor biológico gastrointestinal que exprese péptidos antibacterianos y factores probióticos, inhibir la reproducción de bacterias dañinas (como salmonella y Haloxylon perfringens) regulando el equilibrio de la flora intestinal, mejorar la inmunidad animal, reducir el uso de antibióticos y reducir el riesgo de enfermedades epidémicas durante la cría.
Preparación de sustancias activas funcionales: utilizar biorreactores gastrointestinales microbianos (como bacterias lácticas de ingeniería, levaduras) para sintetizar los ingredientes activos necesarios para los alimentos funcionales en entornos que simulan el intestino humano, comoProbióticos, probióticos, ácidos grasos de cadena corta, péptidos antioxidantesEspera. Estos ingredientes se pueden agregar directamente al yogur, el polvo de sustitución de comidas y los alimentos saludables, desempeñando un papel en la regulación del intestino y la antioxidación.
Utilización de recursos de residuos alimentarios: poner los residuos agrícolas o de procesamiento de alimentos (como paja, residuos de soja, cáscara de fruta) en un reactor biológico gastrointestinal biónico, utilizando la fermentación de la flora intestinal, convirtiendo celulosa, hemicelulosa, etc. en residuos en piensos proteicos comestibles o materias primas alimentarias fermentadas para lograr el reciclaje de recursos.
Estudio sobre la flora intestinal y el mecanismo de la enfermedad: construirBiorreactor gastrointestinal biónico in vitro(simular el entorno fisiológico del estómago humano, el intestino delgado y el intestino grueso, incluyendo temperatura, ph, peristalsis, composición de la flora, etc.), se utiliza para estudiar el mecanismo de interacción entre la flora intestinal y el huésped, así como la Asociación del desequilibrio de la flora con enfermedades como la obesidad, la diabetes y la enfermedad inflamatoria intestinal, proporcionando una base teórica para La prevención y el tratamiento de la enfermedad.
Nutrición personalizada y selección de medicamentos: basado en un reactor biónico in vitro, simulando las características intestinales de diferentes poblaciones (como el tipo de flora, la capacidad metabólica), seleccionando esquemas dietéticos personalizados adecuados para grupos específicos de personas, o evaluando la absorción y metabolismo del medicamento en el intestino, optimizando la forma de dosificación del medicamento (como las preparaciones orales de Liberación lenta).
Un reactor biológico gastrointestinal construido con una flora intestinal de ingeniería que degrada contaminantes difíciles de degradar en el medio ambiente, como: permitir que la flora intestinal de un animal específico degrada el suelo o el agua.Residuos de plaguicidas, micropartículas plásticasEtc., a través de los procesos de alimentación y metabolismo de los animales, se logra un tratamiento inofensivo de los contaminantes.