¿Cómo funciona un biorreactor? Una guía completa 

Seguramente alguna vez te has preguntado cómo los científicos e ingenieros cultivan células, bacterias y otros microorganismos en grandes cantidades. Se pueden usar para fabricar medicamentos, combustibles o incluso alimentos que salvan vidas, y todo esto se logra mediante... biorreactorEntonces, ¿qué implica y por qué es tan importante en los campos industriales?

En este artículo se discutirá el funcionamiento fundamental de un biorreactor, sus distintos tipos y en qué se diferencia de un reactor biológicoTambién explicaremos los tipos de biorreactores de laboratorio y sus usos en detalle para dotarle de un conocimiento adecuado de esta interesante tecnología.

¿Qué es un biorreactor?

A biorreactor Puede describirse como un contenedor que facilita el crecimiento y proporciona las condiciones necesarias para que se lleve a cabo el proceso biológico. Por lo tanto, proporciona un entorno favorable para el crecimiento de microorganismos, células vegetales o animales y su capacidad para realizar actividades bioquímicas específicas.

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Funciones clave de un biorreactor

A continuación se presentan algunas de las funciones clave de un biorreactor: 

Control de temperatura: Mantener la temperatura óptima para la actividad biológica.

Aireación y suministro de oxígeno: Proporcionar suficiente oxígeno para los procesos aeróbicos.

Regulación del pH: Mantener el ambiente estable para el crecimiento de cultivos microbianos o celulares.

Agitación y mezcla: Esto es muy importante para garantizar que los nutrientes y los gases necesarios para el proceso de producción se distribuyan bien durante todo el proceso de producción.

Mantenimiento de la esterilidad: Prevenir la contaminación por microbios no deseados.

No creerías que no podrán fabricar industrias como la farmacéutica e incluso los biocombustibles en la forma en que se producen hoy sin... biorreactores.

Tipos de biorreactores

Dependiendo del propósito al que se destinen, biorreactores Se pueden clasificar de una forma u otra. Existen varios tipos de enfermedades genéticas; describamos las más comunes:

1. Biorreactor discontinuo

Este es el tipo más sencillo, en el que los nutrientes/microorganismos se introducen primero y no hay contacto hasta obtener el producto final. Se utiliza ampliamente en la síntesis de antibióticos, enzimas y ácidos orgánicos, o en cualquier proceso que requiera reducir la atmósfera. El principio de este sistema es muy sencillo de operar, ya que hay menos control sobre las fases de crecimiento del organismo; por lo tanto, es menos eficiente que los otros tipos en cuanto a producción en masa.

2. Biorreactor continuo

En este sistema, se proporciona un nutriente fresco a los organismos mientras que los productos se extraen eficientemente después de un corto intervalo de tiempo, lo que lo hace adecuado para aplicaciones industriales. Continuo biorreactores Se utilizan ampliamente en el tratamiento de aguas residuales, la producción de biocombustibles y la fermentación y producción industrial. Si bien ofrecen mayores producciones en comparación con los sistemas por lotes, los procesos continuos se controlan mejor cuando se mantiene un estado estacionario con métricas constantes.

3. Biorreactor de lotes alimentados

Un sistema que combina la alimentación constante y el sistema de lotes alimentados, lo que resulta en la prolongación de la fase de crecimiento y la optimización de la producción. Este tipo de biorreactor Se utiliza ampliamente en las industrias farmacéutica y biotecnológica para la fabricación de productos de alto valor, como anticuerpos monoclonales o proteínas recombinantes. La liberación lenta de nutrientes también es eficaz para mantener la tasa metabólica celular, mejorando así el rendimiento y minimizando las sustancias tóxicas.

4. Biorreactores de tanque agitado y de transporte aéreo

• Biorreactores de transporte aéreo: Utilizan burbujas para remover su contenido y por lo tanto son adecuados para procesos que requieren un esfuerzo cortante bajo, como el cultivo de células y algas.
• Biorreactores de tanque agitado: Utilice un impulsor para generar movimiento dentro del tanque. Estos biorreactores son los más populares en la industria debido a su versatilidad y a que permiten un entorno homogeneizado para los nutrientes y las células durante el proceso de producción.

Es muy importante tener en cuenta que las distintas industrias aplican distintas categorías de biorreactores de acuerdo con los requisitos de los procesos biológicos que se utilicen.

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¿Cómo funciona un biorreactor?

A biorreactor Produce las condiciones más adecuadas para que la reacción biológica se produzca en un corto período de tiempo. Abarca varias etapas.

Paso 1: Inoculación

El sistema de cultivo implica la siembra de microorganismos o células en un medio nutritivo. Este es un paso importante, ya que el tipo de cepa, el medio y las condiciones de inoculación pueden afectar considerablemente el rendimiento del producto final.

Paso 2: Fase de crecimiento

Las células comienzan a dividirse, se produce la absorción activa de nutrientes y la síntesis de los subproductos necesarios. Esto significa que el crecimiento bacteriano es proporcional a la disponibilidad de nutrientes, la frecuencia cardíaca, el nivel de oxígeno y la temperatura.

Paso 3: Monitoreo y control

Los sensores incluyen sensores de pH, temperatura, oxígeno disuelto y muchos otros para lograr los mejores resultados. Por otro lado, la retroalimentación positiva implica el uso de retroalimentación para estabilizar los parámetros del proceso.

Paso 4: Formación y cosecha del producto

Una vez obtenido el producto específico, se separa y purifica para su uso en los siguientes pasos. La recolección puede realizarse mediante diversas técnicas, según el tipo de producto a recolectar: biomasa, metabolito extracelular o compuesto intracelular.

Sería muy interesante saber que cambios a gran escala en el porcentaje de oxígeno o la temperatura pueden afectar significativamente el rendimiento.

¿Qué es un reactor biológico y en qué se diferencia?

Es importante tener en cuenta que una reactor biológico es diferente o también se le llama biorreactor Aunque a veces se utilizan para referirse a lo mismo.

Biorreactor: Se utiliza para reacciones biológicas controladas en aplicaciones industriales o de investigación.

Reactor biológico: Este término se relaciona más comúnmente con el tratamiento de aguas residuales, donde es común el uso de bacterias para degradar materiales de forma aeróbica.

Así pues, aunque ambos pertenecen a reacciones biológicas, una reactor biológico Se aplica principalmente para el tratamiento de aguas residuales y ambientales, mientras que un biorreactor Se refiere a procesos industriales.

Comprender el papel de un biorreactor de laboratorio

A biorreactor de laboratorio Es una estructura de contención más pequeña que se utiliza con fines de investigación en el desarrollo de un sistema a gran escala. biorreactorHoy en día los investigadores hacen uso de biorreactores En el laboratorio, se prueban procesos biológicos para su uso en la producción a gran escala. Estos dispositivos ayudan a:

• Prueba de nuevos productos farmacéuticos
• Optimización de las técnicas de fermentación
• Producción de biocombustibles a pequeña escala

Puede que le sorprenda, pero las vacunas y los antibióticos se crearon por primera vez en un biorreactor de laboratorio Antes de que fueran fabricados.

Conclusión

La mayoría de la gente entiende una biorreactor Como método vital en la ciencia y la tecnología contemporáneas, ofrece la oportunidad de llevar a cabo numerosos procesos biológicos a gran escala necesarios para la medicina, la energía y el medio ambiente. Desde la producción de fármacos hasta la purificación del agua, biorreactores y reactores biológicos Ahora tienen una gran demanda. Si es un biorreactor de laboratorio Ya sea para fines de investigación o para un biorreactor a escala industrial, estos sistemas están cambiando la forma en que capturamos energía biológica. Por lo tanto, la próxima vez que tome una pastilla o utilice un bioproducto, comprenderá que todo comenzó en... biorreactor!

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Preguntas frecuentes

1. ¿Para qué sirve un biorreactor?

A biorreactor se refiere a un aparato utilizado en el crecimiento de actividades biológicas y el mantenimiento de procedimientos óptimos para la fabricación de productos tales como productos farmacéuticos, biocombustibles y similares.

2. ¿En qué se diferencia un biorreactor de un reactor biológico?

A biorreactor Por otro lado, está el que se utiliza con fines industriales y de investigación, un reactor biológico Se utiliza principalmente en los procesos de tratamiento de residuos y en el campo medioambiental.

3. ¿Cuál es la importancia de un biorreactor de laboratorio?

A lbiorreactor de laboratorio Iguala ciertos procesos biológicos que necesitan ser probados antes de ser implementados con el biorreactor a gran escala.

4. ¿Se puede utilizar un biorreactor para el tratamiento de aguas residuales?

Sí, algunos biorreactores se utilizan para tratar aguas residuales, uno de ellos es el digestor anaeróbico, por tanto es un reactor biológico.

5. ¿Qué industrias dependen de los biorreactores?

Algunas de las industrias que utilizan biorreactores Incluyen las industrias farmacéuticas, las industrias biotecnológicas, las industrias alimentarias y las industrias medioambientales que se ocupan de la ingeniería ambiental.