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¿Por qué los cultivos por lotes son el arma secreta de la biotecnología?
Con el rápido desarrollo de la biotecnología, el cultivo en lotes alimentados se ha convertido en una de las tecnologías importantes en este campo, y su potencial y flexibilidad son incuestionables. El control que proporciona esta tecnología, particularmente sobre el crecimiento celular y el rendimiento del producto, la convierte en uno de los métodos clave en el bioprocesamiento comercial.
La alimentación mediante cultivo en lotes no solo reduce las diversas limitaciones encontradas en el cultivo en lotes tradicional, sino que también mejora eficazmente la eficiencia de producción.
Definición y mecanismo del cultivo en lotes alimentados
El cultivo discontinuo puede definirse en términos generales como una técnica de bioprocesamiento en la que se agregan uno o más nutrientes al medio de cultivo. En este proceso, los nutrientes necesarios para el crecimiento celular se suministran continuamente durante el proceso de cultivo, mientras que el producto final permanece en el reactor hasta que se completa el cultivo. Esto significa que la clave del cultivo en lotes alimentados es suministrar continuamente el sustrato necesario para evitar afectar el crecimiento celular y la función metabólica debido al agotamiento de nutrientes. Ventajas del cultivo en lotes alimentadosLa principal ventaja del cultivo en lotes alimentados sobre las técnicas de cultivo en lotes convencionales es la capacidad de controlar las concentraciones de nutrientes en el medio de cultivo. Esto es fundamental para influir en el rendimiento y la eficiencia de producción de los metabolitos deseados. Por ejemplo, en determinadas condiciones, cuando la célula tiene demasiada energía, se producirán subproductos, y el control de la velocidad de suministro del sustrato puede reducir eficazmente la aparición de dichos fenómenos.
La flexibilidad de la tecnología fed-batch en los procesos metabólicos microbianos la convierte en una herramienta poderosa para superar una variedad de inhibidores del crecimiento.
Varios tipos principales de bioprocesamiento
La eficacia de los cultivos en lotes alimentados cubre una amplia gama de bioprocesos, tales como:
- Inhibición del sustrato: algunos nutrientes inhibirán el crecimiento microbiano en concentraciones bajas y los controles de alimentación pueden aliviar este problema.
- Alta densidad celular: las estrategias de alimentación adecuadas pueden lograr concentraciones celulares significativas sin inducir una inhibición perjudicial de nutrientes. Efecto Columbia: Controlando el suministro de azúcar se puede evitar la formación de subproductos innecesarios.
- Inhibición del metabolismo: Los programas de alimentación cuidadosamente controlados pueden superar la inhibición metabólica de fuentes de energía específicas por parte de los microorganismos.
Diferentes estrategias de entrenamiento
Existen varias estrategias de alimentación que se pueden utilizar para alimentar cultivos por lotes y lograr resultados óptimos:
Cultivo de alta densidad celular
En la industria de la biotecnología, las estrategias de lotes alimentados se utilizan con frecuencia para lograr altas densidades celulares. Este método no sólo aumenta el número de células, sino que también controla eficazmente la generación de subproductos en el reactor.
Cultivo en lotes para un suministro estable
En el método de lotes de alimentación más simple, el cultivo en lotes de alimentación estable, la tasa de suministro de sustrato limitante del crecimiento es constante, lo que hace que el proceso de cultivo sea más fácil de controlar.
Cultivo en lotes con alimentación exponencial
Idealmente, cuando las células crecen exponencialmente, aumentar la tasa de alimentación de acuerdo con la tasa de crecimiento celular mantendrá efectivamente la concentración de sustrato, evitando así técnicamente limitaciones técnicas causadas por problemas de enfriamiento o transferencia de oxígeno.
Importancia de las estrategias de controlControlar la estrategia de crecimiento de los cultivos en lotes alimentados es importante para lograr resultados de producción óptimos. Se pueden ajustar de forma flexible diferentes estrategias de control según las necesidades específicas del cultivo para lograr el mejor estado de producción.
Al utilizar estrategias de alimentación y operación, podemos aumentar eficazmente la producción y responder rápidamente a los desafíos en su proceso de producción.
La aplicación integral del cultivo en lotes alimentados no solo mejora la productividad de los procesos microbianos, sino que también abre una nueva dirección para la innovación científica y tecnológica. ¿Qué avances puede aportar esta tecnología al desarrollo futuro de la biotecnología?
