Un bioproceso es un proceso específico que utiliza células vivas completas o sus componentes (por ejemplo, bacterias , enzimas , cloroplastos ) para obtener los productos deseados.
El transporte de energía y masa es fundamental para muchos procesos biológicos y ambientales. Áreas, desde la elaboración de alimentos (incluyendo elaboración de la cerveza de cerveza [1] ) para el diseño térmico de los edificios a dispositivos biomédicos a control de la contaminación y el calentamiento global , requieren el conocimiento de cómo la energía y la masa pueden ser transportados a través de materiales (impulso, transferencia de calor, etc.).
Bioprocesamiento celular
El bioprocesamiento de la terapia celular es una disciplina que une los campos de la terapia celular y el bioprocesamiento (es decir, la fabricación biofarmacéutica), y es un subcampo de la ingeniería de bioprocesos . Los objetivos del bioprocesamiento de la terapia celular son establecer procesos de fabricación reproducibles y robustos para la producción de células terapéuticas. [2] [3] Los bioprocesos comercialmente relevantes:
- Producir productos que mantengan todos los estándares de calidad de los medicamentos biofarmacéuticos [4]
- Suministrar cantidades tanto clínicas como comerciales de células terapéuticas a lo largo de las distintas etapas de desarrollo. Los procesos y las tecnologías de producción deben ser escalables, [3] y
- Controle el costo de los bienes (CoG) del producto farmacéutico final. Este aspecto es fundamental para sentar las bases de una industria comercialmente viable.
Bioprocesamiento aguas arriba
Los procesos de fabricación de células terapéuticas se pueden dividir en procesos anteriores y posteriores. El proceso aguas arriba se define como el proceso completo desde el cultivo y aislamiento celular temprano, hasta la expansión del cultivo y el banco celular de las células hasta la cosecha final (terminación del cultivo y recolección del lote de células vivas).
Aparte de los desafíos tecnológicos, con respecto a la escalabilidad de los aparatos de cultivo, en los últimos años han surgido una serie de riesgos de suministro de materias primas [ ¿cuándo? ] , incluida la disponibilidad de suero bovino fetal de grado GMP [ cita requerida ] .
La parte aguas arriba de un bioproceso se refiere al primer paso en el que se cultivan microbios / células, por ejemplo, líneas celulares de bacterias o mamíferos (ver cultivo celular ), en biorreactores . El procesamiento anterior implica todos los pasos relacionados con el desarrollo del inóculo, el desarrollo de los medios, la mejora del inóculo mediante el proceso de ingeniería genética, la optimización de la cinética de crecimiento para que el desarrollo del producto pueda mejorar enormemente. La fermentación tiene dos partes: aguas arriba y aguas abajo. Después del desarrollo del producto, el siguiente paso es la purificación del producto para obtener la calidad deseada. Cuando alcanzan la densidad deseada (para cultivos por lotes y por lotes alimentados), se cosechan y se trasladan a la sección posterior del bioproceso.
Bioprocesamiento aguas abajo
La parte aguas abajo de un bioproceso se refiere a la parte donde la masa celular de aguas arriba se procesa para cumplir con los requisitos de pureza y calidad. El procesamiento posterior generalmente se divide en tres secciones principales: ruptura celular, una sección de purificación y una sección de pulido. Los productos volátiles se pueden separar por destilación del cultivo recolectado sin tratamiento previo. La destilación se realiza a presión reducida en alambiques continuos. A presión reducida, puede ser posible la destilación del producto directamente del fermentador. Los pasos del procesamiento posterior son:
- Separación de biomasa: separación de la biomasa (células microbianas) generalmente realizada por centrifugación o ultracentrifugación. Si el producto es biomasa, entonces se recupera para su procesamiento y el medio gastado se descarta. Si el producto es extracelular se descartará la biomasa. La ultrafiltración es una alternativa a la centrifugación.
- Disrupción celular: si el producto deseado es intracelular, la biomasa celular puede romperse para que se libere el producto. El sólido-líquido se separa por centrifugación o filtración y los restos celulares se descartan.
- Concentración de caldo: El medio gastado se concentra si el producto es extracelular.
- Purificación inicial de metabolitos: De acuerdo con la naturaleza físico-química de la molécula del producto se utilizaron varios métodos para la recuperación del producto del caldo fermentado clarificado (precipitación, etc.)
- Deshidratación: si se encuentra una cantidad baja de producto en un volumen muy grande de medio gastado, el volumen se reduce eliminando el agua para concentrar el producto. Se realiza mediante secado al vacío u ósmosis inversa.
- Pulido de metabolitos: este es el paso final para hacer que el producto tenga una pureza del 98 al 100%. El producto purificado se mezcla con varios ingredientes inertes llamados excipientes . El producto formulado se envasa y se envía al mercado para los consumidores.
Ver también
Referencias
- ↑ Pogaku Ravindra (13 de agosto de 2015). Avances en tecnología de bioprocesos . Saltador. pag. 424. ISBN 9783319179155.
- ^ Kirouac, D. y Zandstra, P. (2008). "La producción sistemática de células para terapias celulares" . Célula madre celular . 3 (4): 369–381. doi : 10.1016 / j.stem.2008.09.001 . PMID 18940729 .
- ^ a b Rowley, JA Desarrollo de procesos de biofabricación de terapia celular, Chem Eng Progress, Suplemento de noviembre de ingeniería de células madre SBE, 50-55, 2010.
- ^ Borrador de la guía: Instrucciones y plantilla para los revisores de CMC de las aplicaciones IND de la terapia de células somáticas humanas
- ^ "Centro de bioprocesamiento de Amgen (ABC)" . www.kgi.edu . Archivado desde el original el 4 de julio de 2014 . Consultado el 28 de junio de 2014 .
- ^ "Bioprocesamiento" . www.kgi.edu . Archivado desde el original el 23 de marzo de 2015 . Consultado el 17 de noviembre de 2017 .