Equipo técnico · Kintek Solution

Los biorreactores son esenciales en el bioprocesamiento, ya que están diseñados para mantener unas condiciones óptimas para el crecimiento celular, la formación de productos y la actividad metabólica. Estas condiciones incluyen un control preciso de la temperatura, el pH, el oxígeno disuelto (OD), la agitación y el suministro de nutrientes. La temperatura suele mantenerse en 37 °C para las células de mamíferos, mientras que el pH se mantiene entre 7,0 y 7,4. Los niveles de oxígeno disuelto se regulan cuidadosamente para garantizar que las células reciban el oxígeno adecuado para la respiración, manteniéndose a menudo entre el 20 y el 50% de la saturación del aire. La agitación garantiza una mezcla y una transferencia de oxígeno adecuadas, mientras que el suministro de nutrientes se controla y ajusta continuamente para mantener el crecimiento y la productividad de las células. Estos parámetros son fundamentales para lograr un alto rendimiento y una calidad constante del producto.

Explicación de los puntos clave:

1. Control de la temperatura

   • Rango óptimo: Los biorreactores suelen mantener temperaturas entre 36 °C y 37 °C para las células de mamíferos, ya que imitan las condiciones fisiológicas.
   • Impacto: La temperatura afecta a la actividad enzimática, la velocidad de crecimiento celular y el plegamiento de las proteínas. Las desviaciones pueden reducir la productividad o provocar la muerte celular.
   • Mecanismo de control: Los biorreactores utilizan sistemas de calefacción y refrigeración, como camisas de agua o intercambiadores de calor externos, para mantener temperaturas estables.

2. Regulación del pH

   • Rango óptimo El pH se mantiene entre 7,0 y 7,4 para la mayoría de los cultivos celulares de mamíferos.
   • Impacto El pH influye en la actividad enzimática, la absorción de nutrientes y la viabilidad celular. Las desviaciones pueden alterar los procesos metabólicos.
   • Mecanismo de control El pH se regula añadiendo ácidos (p. ej., CO₂) o bases (p. ej., NaOH) y se controla mediante sondas de pH.

3. Gestión del oxígeno disuelto (OD)

   • Rango óptimo: Los niveles de OD se mantienen normalmente entre el 20 y el 50% de la saturación del aire.
   • Impacto: El oxígeno es fundamental para la respiración aeróbica y la producción de energía. Un nivel insuficiente de oxígeno puede provocar hipoxia, mientras que un exceso de oxígeno puede causar estrés oxidativo.
   • Mecanismo de control: La OD se regula inyectando aire u oxígeno en el biorreactor y ajustando la velocidad de agitación para mejorar la transferencia de oxígeno.

4. Agitación y mezcla

   • Objetivo: Garantiza la distribución uniforme de nutrientes, gases y células, al tiempo que evita la sedimentación.
   • Impacto: Una mezcla adecuada mejora la transferencia de oxígeno y evita gradientes que podrían estresar a las células.
   • Mecanismo de control: La agitación se consigue mediante impulsores o agitadores magnéticos, con velocidades optimizadas para evitar el cizallamiento de las células.

5. Suministro de nutrientes y eliminación de residuos

   • Objetivo: Proporciona nutrientes esenciales (p. ej., glucosa, aminoácidos) y elimina los residuos metabólicos (p. ej., lactato, amoníaco).
   • Impacto: El agotamiento de nutrientes o la acumulación de residuos pueden inhibir el crecimiento y la productividad de las células.
   • Mecanismo de control: Los nutrientes se suministran a través de un sistema de alimentación, mientras que los residuos se eliminan mediante perfusión o diálisis.

6. Control y automatización

   • Objetivo: Garantiza el control y el ajuste en tiempo real de las condiciones del biorreactor.
   • Impacto: La automatización reduce los errores humanos y garantiza la coherencia de las condiciones, lo que permite obtener resultados reproducibles.
   • Mecanismo de control: Los sensores (p. ej., pH, OD, temperatura) y los sistemas de control (p. ej., controladores PID) están integrados en el diseño del biorreactor.

Al mantener estas condiciones, los biorreactores crean un entorno que favorece el crecimiento óptimo de las células, la formación de productos y la eficiencia general del proceso. Esto garantiza un alto rendimiento y una calidad constante del producto en la producción biofarmacéutica.

Tabla resumen:

Parámetros	Rango óptimo	Impacto	Mecanismo de control
Temperatura	36°C - 37°C	Afecta a la actividad enzimática, el crecimiento celular y el plegamiento de proteínas.	Sistemas de calefacción/refrigeración (por ejemplo, camisas de agua, intercambiadores de calor externos).
pH	7.0 - 7.4	Influye en la actividad enzimática, la absorción de nutrientes y la viabilidad celular.	Se añaden ácidos (p. ej., CO₂) o bases (p. ej., NaOH); se controla con sondas de pH.
Oxígeno disuelto	20-50% de saturación del aire	Crítico para la respiración aeróbica; previene la hipoxia o el estrés oxidativo.	Aporte de aire/oxígeno; ajuste de la velocidad de agitación.
Agitación	Variable	Garantiza la mezcla uniforme y la transferencia de oxígeno; evita la sedimentación.	Impulsores o agitadores magnéticos; velocidades optimizadas para evitar el esfuerzo cortante.
Suministro de nutrientes	Continuo	Mantiene el crecimiento celular; evita el agotamiento de nutrientes.	Sistemas de alimentación de nutrientes; perfusión/diálisis para la eliminación de residuos.
Monitorización	En tiempo real	Garantiza condiciones constantes y resultados reproducibles.	Sensores (pH, OD, temperatura) y sistemas de control (por ejemplo, controladores PID).

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