التبلور الحيوي

التجمعات البلورية:

تعتبر الحالة البلورية غير متوافقة مع الحياة ومع ذلك، في الأنظمة الحية المعرضة لهجمات بيئية شديدة قد يوفر عزل الجزيئات الحيوية في التجمعات البلورية داخل الخلايا وسيلة فعالة للحماية، حيث أن هناك استراتيجية دفاع عامة موجودة في الإشريكية القولونية تتضمن التبلور المشترك للحمض النووي الخاص بها مع البروتين الناجم عن الإجهاد.

عندما يتفاعل (Dps وDNA) المنقى تتشكل بلورات شديدة الاستقرار على الفور تقريبًا، ويتم عزل الحمض النووي من خلالها وحمايته بشكل فعال من الاعتداءات المتنوعة، إذ تتشكل الهياكل البلورية مع تباعد شبكي مماثل في (E. coli) حيث يتم التعبير عن (Dps) قليلا، وكذلك في البكتيريا البرية المتعطشة.

يُقترح التبلور المشترك لـ (DNA-Dps) لتمثيل وضع ربط يوفر حماية واسعة النطاق للحمض النووي عن طريق العزل، حيث يشير التحريض السريع والإنتاج الواسع النطاق لـ (Dps) استجابة للإجهاد، بالإضافة إلى وجود متماثلات (Dps) في العديد من البكتيريا ذات الصلة البعيدة إلى أن حماية الحمض النووي عن طريق التبلور الحيوي قد تكون حاسمة وواسعة الانتشار في بدائيات النوى.

تعريف البلورة:

تم التعرف على التبلور لسنوات عديدة كوسيلة قوية لتكوين البروتينات النقية، حيث تم إدخاله في العديد من العمليات لتصنيع الإنزيمات، ولكن في حالات قليلة فقط في عمليات تصنيع البروتينات النشطة صيدلانيًا، وعلى مدى العقود القليلة الماضية تحول تركيز بلورة البروتين من استخدامه كوسيلة للتنقية إلى إعداد حيود البلورات المفردة عالية الجودة.

يعتبر الأنسولين مثالاً ممتازًا على بروتين صيدلاني مهم يتم تنقيته بشكل روتيني، والأنسولين هو ببتيد صغير ومستقر بشكل غير عادي قادر على إعادة طيه بسهولة في بنيته الأصلية حتى بعد التعرض للمذيبات العضوية، إذ يتبلور في وقت متأخر من تسلسل التنقية، حيث تمت إزالة معظم الشوائب بالفعل، وتمنح التركيبات البلورية عمر تخزين أطول وثباتًا أعلى من المحاليل البروتينية.

تعتمد النقطة التي يمكن عندها استخدام بلورة البروتين في عملية التنقية إلى حد كبير على البروتين والعملية المحددة، حيث سيكون التبلور المباشر المحدد من مرق التخمير غير المعالج مثاليًا بشكل طبيعي، ومن الناحية العملية يبدو هذا الهدف بعيد المنال.

لذلك فإن النهج الإنتاجي هو تنقية البروتين الذي يمكن من حيث المبدأ أن يتبلور، إذ عادة ما يظهر تبلور المنتجات غير النقية تحولًا ملحوظًا داخل الفضاء متعدد الأبعاد لمعلمات التأثير، وعادة ما يكون هذا مصحوبًا بانخفاض واضح في حجم هذه المنطقة، مما يجعل العملية أقل قوة ويمكن أن يؤدي إلى عوائد أقل، وفي بعض الظروف قد يتم قمع التنوي تمامًا، ومع ذلك يمكن التغلب على هذه الصعوبة باستخدام بلورات البذور واستراتيجية البذر المناسبة.

لذلك فإن اختيار عامل الترسيب له أيضًا تأثير واضح على الخصوصية، وبالتالي درجة نقاء المنتج النهائي، وغالبًا ما تتمتع التركيبات البلورية بعمر تخزين أطول ونقاء أكبر، حيث يفتح هذا عددًا من التطبيقات الصناعية المحتملة لهذه البروتينات المهمة.

أنواع عملية التبلور:

التبلور من المحلول عبارة عن تقنية فصل، حيث يتم فصل الطور الصلب عن المحلول الأم، وعلى عكس عمليات الفصل الأخرى، فإن المرحلة المشتتة التي تتكون من العديد من الجسيمات الصلبة تشكل أيضًا المنتج النهائي، الذي يجب أن يفي بمواصفات المنتج المطلوبة.

بالتالي يمكن أيضًا اعتبار التبلور بمثابة تقنية للحصول على منتجات صلبة، حيث يجب التحكم في عملية التبلور بعناية من أجل تلبية متطلبات العملاء المتزايدة باستمرار على خصائص الجسيمات مثل توزيع حجم الجسيمات والشكل البلوري، ودرجة التكتل وسلوك التكتل والنقاء، إذ نظرًا لأنه يجب أيضًا فصل الجسيمات بسهولة عن المحلول الأم يمكن صياغة متطلبات إضافية على قابلية الترشيح والغسيل.

بسبب الهيكل الصلب في الغالب للمرحلة الصلبة، فإن تكوين الجسيمات الصلبة هو عملية بطيئة نوعًا ما، وللوصول إلى معدل إنتاج مقبول هناك حاجة بشكل عام إلى أوعية كبيرة، وهذا الهيكل الصلب من ناحية أخرى يعيق دمج المواد الغريبة أو جزيئات المذيبات وفي خطوة فصل واحدة فقط يتم الحصول على منتج صلب نقي.

غالبًا ما يستخدم التبلور كمصطلح عام للتبلور التبخيري أو المبرد والترسيب والتبلور المنصهر ومع ذلك، هناك اختلافات كبيرة بين الأنواع الثلاثة للبلورة فيما يتعلق بطريقة المعالجة والمعدات المقابلة، وفي الترسيب يتحقق التسرب من الطور الصلب بخلط تيارات تغذية تكون إما متفاعلتين أو مذيب يحتوي على المذاب ومضاد للمذيبات، وبالتالي فإن الديناميكا المائية للعملية تلعب دورًا مهيمنًا في هطول الأمطار، فيما يتعلق بخصائص المنتج الذي تم الحصول عليه.