Noticias

Biorreactores: el elemento central de los bioprocesos

Si hay una palabra que está en boca de todos en los últimos años, esa es biotecnología. Desde Klinea, somos conscientes de que la biotecnología está destinada a revolucionar el sector pharma, especialmente sus procesos. Y aunque la biotecnología tiene muchísimas variantes y ofrece un enorme rango de posibilidades, en muchos casos la producción de un medicamento girará alrededor de un biorreactor.

Un biorreactor es un recipiente en el cual hay unas condiciones controladas que permiten el desarrollo de una reacción mediante organismos vivos o sustancias bioquímicamente activas. La diversidad de procesos hace que haya varios tipos de biorreactores y que se puedan clasificar de distintas maneras. Aunque siempre suelen incluir los siguientes atributos:

  • Jacket (o camisa) para control la temperatura
  • Entrada de ácido y base para el control de pH
  • Entrada de gases estériles. Estos gases pueden ser aire, O2, CO2, N2, entre otros
  • Entrada aséptica para el inóculo, el medio o nutrientes concretos
  • Filtro de ventilación. Suele ser una membrana hidrofóbica de 0.2µm que permite evitar la contaminación externa y la emisión de células al medioambiente
  • Agitador. Hay mucha variabilidad del tipo y el número de palas según las condiciones del cultivo
  • Sondas para análisis de parámetros (concentración O2, pH…)
  • Entrada aséptica para muestreo y análisis de parámetros

Todos estos atributos tienen como objetivo mantener toda una serie de condiciones críticas en el ambiente del reactor. Estas condiciones son: pH, temperatura, nutrientes y oxígeno disuelto.

En función de la cinética de crecimiento del microorganismo (si es un microorganismo) que tengamos en el biorreactor habrá varios modos de operación, entre los cuales los más destacados son:

  • Batch: los microorganismos se inoculan en un volumen fijado y se consumirán progresivamente los nutrientes a la vez que se genera el producto.
  • Fed-Batch: es una variación del batch, en el cual se inoculan los microorganismos y se van añadiendo nutrientes a medida que pasa el tiempo. Este modo resulta especialmente interesante cuando hay una inhibición por sustrato.
  • Continuo: en este operativa se añade medio al biorreactor de manera continua, a la vez que se extrae medio con células y producto. Es habitual que parte del medio extraído sea recirculado hacia la entrada.

Los principales tipos de biorreactores son:

  • Reactor de tanque agitado: puede operar en modo continuo o discontinuo. Está agitado por palas e, idealmente, las condiciones del medio son las mismas en cualquier punto del biorreactor.
  • Reactor de columna de burbujeo: este tipo de reactores no cuentan con un método de agitación mecánica. Se consigue la homogeneidad inyectando gas por el fondo mediante un disco perforado. El gas al moverse por el líquido mezclará el contenido del medio.
  • Reactor de tipo air lift: en este caso tampoco hay agitación mecánica. El reactor tiene dos cilindros concéntricos y una salida de gas en la parte de abajo. El gas inyectado entre los dos cilindros circula a través del canal que se formas en dirección ascendente y saliendo por la parte superior. El líquido más pesado (sin burbujas de aire) se moverá de forma descendente por el exterior de los cilindros. De esta manera, se estará generando un flujo de los fluidos que permitirá la homogeneidad.
  • Reactor de lecho empaquetado: el agente biológico (célula o enzima) se encuentra unido a un soporte al cual puede llegar el sustrato para que se dé la reacción y obtención de producto. Dentro de este tipo encontramos los reactores de flujo pistón, en los que las condiciones se mantienen a lo largo del tiempo (estado estacionario), pero cambian en función de la posición dentro del reactor.
  • Reactor de lecho fluidizado: el biocatalizador esta unido a algún tipo de soporte, pero el soporte se encuentra en suspensión en el medio. Se requieren elevados flujos para conseguir una buena fluidización de las partículas del biocatalizador.
  • Reactor con sistema WAVE: consiste en el movimiento de balanceo en 2D de biorreactores, que crean una onda o causan la formación de remolinos en la pared, ocasionado la succión del aire en la fase líquida. Proporciona unas tasas de transferencia de masa de gas, comparativamente más altas que en biorreactores de tanque agitado, mientras que las fuerzas de corte mecánico son considerablemente más bajas. Esto lleva a una micromorfología alterada y, posteriormente, diferentes tasas de crecimiento y síntesis de productos.

Por norma general, los reactores requeridos para la elaboración de productos biofarmacéuticos no suelen ser demasiado grandes (<2000L), pero pueden llegar a ser de varios miles de L, especialmente fuera del sector pharma.

Los procesos bio son cada vez más habituales en la industria farmacéutica, y una buena ingeniería es imprescindible para la producción de cualquier medicamento. Un biorreactor adecuado y que encaje bien en el diseño del proceso, será clave para evitar problemas y acabar consiguiendo un producto de calidad.

Si estás interesado/a en conocer más sobre biorreactores, biotecnología y cómo podemos ayudarte, contáctanos: klinea@klinea.es 

Único HUB farmacéutico en España

¿Quieres saber cómo podemos ayudarte?

Llámanos al +34 91 088 41 88