(14) 3880-5999
(14) 9-9663-1749
Notícias
Os processos fermentativos
A fermentação é utilizada pela humanidade desde 5000 a. C com a finalidade de obtenção de vinhos, queijos e outros derivados do leite. Atualmente, muitos produtos utilizados nas indústrias químicas, farmacêuticas e de alimentos são produzidos a partir de processos fermentativos. Os produtos podem ser gerados pelo metabolismo primário como por exemplo o etanol e pelo metabolismo secundário, como os antibióticos além da produção de biomassa, enzimas e proteínas em geral as quais são responsáveis por muitas pesquisas na área. Contudo, a aplicação em escala industrial é possível somente se as condições utilizadas no processo fermentativo forem favoráveis e se a enzima produzida em larga escala apresentar os mesmos níveis de atividade e produtividade obtidas em escala de bancada.
Para se ampliar a escala de um processo fermentativo, o mesmo deve manter as condições do processo uniforme para qualquer volume de operação, para isso é indispensável definir o microrganismo a ser empregado, o meio de cultivo e as condições de agitação e aeração mais adequadas ao processo.
Os biorreatores
Os biorreatores são equipamentos onde é possível se realizar uma série de reações químicas, incluindo a fermentação, as quais são catalisadas por biocatalisadores que podem ser enzimas, células microbianas, animais ou vegetais que mantenham a capacidade metabólica. Os biorreatores mais difundidos são aqueles que empregam células microbianas, e são usados desde 1940 na indústria de diversos bioprodutos como enzimas, antibióticos, vitaminas e ácidos orgânicos. São amplamente utilizados na pesquisa e desenvolvimento (P&D) e as inovações no campo tecnológico de biorreatores foram influenciadas pelos avanços na biotecnologia. Tais inovações estão relacionadas à tendência ao uso de fontes biológicas, orgânicas, renováveis e recicláveis em substituição à matéria-prima de origem não renovável como as das matrizes fósseis e inorgânicas que apresentam elevado potencial de impactos negativos sobre o meio ambiente.
A escolha do modelo de biorreator empregado para determinado processo é uma etapa extremamente importante, o conhecimento da cinética de reação e do modo como os reatores biológicos funcionam são fundamentais para a eficiência do processo. Quanto ao modelo, deve-se considerar aspectos como configuração e tamanho, condições do processo e modo de operação, uma vez que estes aspectos tem um impacto significativo no processo. Os modelos de biorreatores tem sido escolhidos com o objetivo de intensificar a produção e aumentar a produtividade como o caso do uso de biorreatores em cascata contínua com separação do produto final.
A escolha de biorreatores adequados à pesquisa e experimentação possibilitam a simulação de bioprocessos em ambiente controlado de laboratório, a repetibilidade de um sistema complexo de fatores compreendido por temperatura, níveis de oxigênio, atividade biológica, pH entre outros.
O princípio Reverse-Spin® (RS)
A tecnologia Reverse–Spin® da BIOSAN traz um princípio inovador para o cultivo microbiano em seus modelos de biorreatores (RTS-1, RTS-1C, e o RTS-8). O princípio de mistura Reverse-Spin® (RS) é um método de agitação acionado mecanicamente onde a suspensão de células é misturada pela rotação do tubo em torno do seu eixo com uma mudança de direção do movimento de rotação resultando em alta eficiência e oxigenação na mistura para células em crescimento (Figura 1). Em estudo onde se avaliou a cinética do crescimento celular usando tubos Falcon agitados pelo princípio Reverse-Spin®, as condições de crescimento para vários microrganismos como E.coli, B.subtilis, Thermophillus sp., microaerofílico L.acidophilus e levedura metilotrófica P.pastoris foram otimizados. Através do seu dispositivo é possível fazer o registro de biomassa que mede turbidez da amostra em tempo real. Possui um software intuitivo que torna possível definir parâmetros ideais de fermentação com intensidade de mistura e
Reverse Spin Time (RST), temperatura, taxa de crescimento específico e biomassa em OD 600 (Figura 2).
Figura 1 - Princípio da mistura Reverse-Spin®, espalhamento da solução dentro do tubo de rotação em função da intensidade de rotação.
Figura 2 – Biorreator acoplado ao dispositivo
No desenvolvimento do processo biotecnológico, a necessidade de triagem inicial de candidatos a clones, a determinação de parâmetros de cultivos ideais é essencial. No estágio inicial e crucial do desenvolvimento do bioprocesso, é um desafio monitorar ou controlar importantes parâmetros de cultivo, como biomassa, taxa de crescimento e temperatura. Agitadores de incubadora não tem controle de temperatura individual para cada frasco, o que limita a possibilidade de ter mais condições de temperatura para expressão de proteínas sensíveis. Além disso, a possibilidade de fornecimento inadequado de oxigênio através da interface gás-líquido e tampa/fechamento em agitação de frascos, pode resultar em estresse anaeróbico, ineficiência e acúmulo de substrato resultando em baixo rendimento do produto desejado.
Dessa forma, capacidade do RTS para registrar biomassa online de forma não invasiva com a frequência de 20 segundos entre as medições, a possibilidade de controlar rapidamente a temperatura (0,7°C/min, temperatura da amostra) e possibilidade de combinar até mesmo a mistura orbital mais vigorosa e consequentemente condições kLa é claramente vantajosa.
Foi comprovado experimentalmente que o sistema RTS pode ser usado com sucesso não apenas para o dia a dia no cultivo de células com cinética de crescimento em tempo real, mas como um biorreator de triagem inicial alternativo para produção de proteínas. Além disso, esse sistema pode ser usado em estresse e flutuação de temperatura, evolução adaptativa do laboratório, experimentos de choque térmico, testes de toxicidade, inibição de bactérias lácticas por bacteriófagos e meios de otimização do crescimento.
