Procesos Biotecnolgicos Integrados

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Procesos Biotecnológicos Integrados
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Bioprocesos Integrados

• Acoplar adecuadamente las operaciones del USP con
  las de bioreactor y las del DSP.
• Metaintegración optimización desde el gen
  hasta el producto final.

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Ventajas de la Integración de Bioprocesos

• Reduce el número de operaciones.
• Reduce el tiempo del proceso.
• Facilita la separación.
• Mejora el rendimiento del producto y la calidad.
• Mejora la productividad y economía de los
  procesos y reduce el impacto ambiental.

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(No Transcript)
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Diseño de Biosistemas
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Operaciones del USP

• Elección del agente biológico.
• Optimización del medio y proceso de fermentación.

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Agente Biológico

• Capacidad productora.
• Características del metabolito de interés.

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Capacidad Productora

• Per-se
• Vinculadas al medio.
• Optimización de las condiciones de operación
• Características del producto.

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Capacidad Productora

• Per-se
• -características del agente biológico.
• -estabilidad

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Agente biológico características

• Información genética
• -Información en el genoma.
• -Información en plásmidos.
• -Mutación
• -Mutantes regulatorias.
• Estabilidad
• Empleo de secuencias especiales
• -Kdel
• -Hdel

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Capacidad Productora

• Vinculadas al medio
• -Selección de los sustratos.
• -Optimización del medio de cultivo.

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Optimización formas de conducir el
proceso

• Velocidad de crecimiento.
• Producto ligado al crecimiento.
• Producto no ligado al crecimiento.
• Efectos del producto.
• Características del crecimiento floculación.
• Inducción de lisis.

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Capacidad Productora

• Optimización de las condiciones de operación
• (Formas de conducción de procesos)
• Batch
• Batch alimentado
• Continuo
• Semicontinuo
• Reciclado.

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Capacidad Productora

• Características del producto.

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Características del producto

• Concentración.
• Ubicación
• -Acumulación en la biomasa
  (cuerpos de inclusión, proteínas solubles).
• -Liberación al medio.

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Efectos del Producto

• Efecto inhibitorio sobre estructuras vitales y/o
  sistemas enzimáticos.
• Degradación.
• Formación de subproductos.

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Integración del Biorreactor con las operaciones
del DSP

• Productos intracelulares
• Productos extracelulares

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Condiciones que facilitan la separación

• Floculación.
• Inducción de lisis celular.
• Aumento de la secresión.

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Ventajas de la Integración de Bioprocesos

• Reduce el número de operaciones.
• Reduce el tiempo del proceso.
• Facilita la separación.
• Mejora el rendimiento del producto y calidad.
• Mejora la productividad y economía de los
  procesos y reduce el impacto ambiental.

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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Alto costo de reacción

• Levadura de panificación.
• Etanol.
• Ácido láctico.
• Jarábe de maíz de alto contenido de fructuosa.
• Ácido 6-aminopenicilánico.

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Alto Costo de Investigación y Desarrollo

• Proteínas terapéuticas (insulina, hormona del
  crecimiento, eritropoyetina, interferón factor
  activador del plasminógeno, etc.).
• Anticuerpos monoclonales.
• Vacunas recombinantes (hepatitis B, etc.).

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Alto Costo de Recuperación

• Antibióticos.
• Vitaminas.
• Proteínas en general.
• Productos recombinantes.

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Fermentation Gas Stripping Producción Acetona,
Butanol y Etanol
Fig. Schematic diagram of fed-batch acetone
butanol ethanol (ABE) production by Clostridium
beijerinckii BA101 and recovery by gas stripping.
A, B and C are pumps for feed, gas recycling and
product removal, respectively.
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Recuperación de producto por Dialisis
Fig. 3 a, b Membrane dialysis reactor a for
suspended cells, culture and dialysis chamber
equipped with stirrers b for immobilized cells,
especially mammalian cells, culture chamber with
integrated radial-flow fixed bed.
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Adaptaciones para la extracción in situ del
producto
Tomado de Hairy Roots, Culture and Application,
1997.
Diagrama de un tanque de agitación mecánica
modificado para operar con remoción in situ del
producto 1 tanque 2 malla de acero inoxidable
para inmovilizar raíces 3 sensor de oxígeno 4
malla acero inoxidable 5 medidor DO 6
agitador 7 lana de vidrio 8 resina XAD-2 9
filtro de vidrio 10 generador de aire 11
condensador 12 marco de la malla
Diagrama de un bioreactor de agitación
por líquido con loop externo
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Batch vs continuo

• .Continuo Sustrato ( alimentación) y productos
  (recuperación) son mantenidos a niveles óptimos
  para obtener máxima productividad.
• Batch alimentadopermite optimizar rendimiento
  manipulando la concentración de sustrato.

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Batch vs continuo

• Batch control (por remoción)sobre la
  concentración del producto, metabolitos
  inhibitorios( CO2, amonio, etc).
• Remoción evita la inhibición por producto y el
  efecto destructivo del medio ambiente( enzimas