The present study focuses on the development of a two-stage, self-cycling process for the production of bacteriophages, viruses which use bacteria as host. The first stage, operating as a self-cycling fermentation (SCF) is used to grow and synchronize the host population. The synchronized host population is passed to the second stage, operated as a self-cycling infection (SCI), where the infection and phage production occurs. Both stages are automated and they are decoupled from one another. Escherichia coli and bacteriophage T4 were used as a model host/virulent phage system for the development of this process. From the initial experiments with E.coli, it was found that the SCF could be efficiently and reliably operated using the derivation of carbon dioxide evolution rate (CER) as the control parameter. A significant level of synchronization was obtained after 3 cycles. It was found that synchronization led to a slower cell metabolism and that cell division occurred in the middle of the SCF cycle. These facts were surprising as they differed from observations made in previous SCF synchronization studies performed with other microorganisms. Experiments were conducted to determine an appropriate control parameter for the second stage of the system - the SCI. CER and CER-derived data proved to be not only well-behaved parameters for the control strategy, but also provided information on the dynamics of infection throughout the infection process. Five events in the host and phage populations (most notably the onsets of lysis inhibition and of population-wide lysis) were easily identified by features in the CER and CER-derived data. The effects of varying the initial multiplicity of infection (MOI) on both the CER trend and the production of phages were evaluated to determine the optimal conditions to be used for infection in the SCI stage. The CER trends proved to be reliable for a wide range of initial MOIs although the magnitude of the individual values decreased / La présente étude visait le développement d`un procédé auto-cyclant à deux étapes pour la production de bactériophages, des virus ayant pour hôte des bactéries. La première étape, effectuée en fermentation auto-cyclante (SCF), est utilisée pour la croissance et la synchronisation des cellules hôtes. La population d`hôtes synchronisés est ensuite dirigée dans la deuxième étape pour être infectée. Cette étape est effectuée en infection auto-cyclante (SCI), où la production du phage a lieu. Les deux étapes sont automatisées et leur contrôle est découplé. La bactérie Escherichia coli et le phage T4 furent utilisés comme modèle hôte/phage virulent pour le développement du procédé. L`impact de la SCF sur les populations d`E. coli a été étudié. Il a été démontré que la SCF pouvait être opérée efficacement et de façon fiable lorsque la dérivée du taux d`évolution du dioxyde de carbone (CER) était utilisée comme paramètre de contrôle. Un niveau de synchronisation significatif fut obtenu après trois cycles. Il a été établi que la synchronisation menait à un ralentissement du métabolisme cellulaire et que la division cellulaire avait lieu au milieu des cycles de SCF. Ces faits étaient étonnants puisqu`ils différaient des observations obtenues lors d`études de SCF faites antérieurement avec d`autres micro-organismes. Des expériences ont été réalisées dans le but d`identifier un paramètre de contrôle approprié pour la deuxième étape du procédé (SCI). Il a été démontré que le CER et sa dérivée étaient, non seulement des paramètres bien définis, mais aussi qu`ils pouvaient fournir de l`information importante sur la dynamique d`une infection. Cinq événements liés aux populations d`hôtes et de virus (entre autres, le début de l`inhibition de la lyse et le début de la lyse de l`ensemble de la population d`hôtes) pouvaient être facilement identifiés grâce à des particularités dans l
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.94974 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Sauvageau, Dominic |
| Contributors | David G Cooper (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Chemical Engineering) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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