La microfluidica per una migliore bioelaborazione
Tecnologie del microreattore per l’intensificazione dei processi forniscono migliore miscelazione e capacità di riscaldamento in spazi molto piccoli (spesso meno di un millimetro di volume). Ciò significa un controllo preciso e rese più elevate con un consumo di energia più basso. Inoltre, le tecnologie supportano i processi in modalità continua, piuttosto che l’elaborazione in batch standard per una maggiore efficienza con meno tempi morti e per la ricalibrazione delle apparecchiature. Infine, sono l’ideale per lo screening di reazioni su piccola scala. I reattori enzimatici microfluidici sono una grande piattaforma per l’intensificazione dei processi biocatalitici in cui catalizzatori naturali (gli enzimi) sono sfruttati per la produzione di prodotti chimici speciali ad alto valore. Il progetto BIOINTENSE(si apre in una nuova finestra) (Mastering bioprocess integration and intensification across scales), finanziato dall’UE, è stato lanciato per aumentare la produttività dei biocatalizzatori e l’intensità del processo. Con strumenti e protocolli ottimizzati, che sono ampiamente applicabili nel settore, il team consentirà processi convenienti in termini economici e tempi di sviluppo più brevi. Siccome l’uso dei microsistemi è piuttosto agli esordi, gli scienziati prevedono di migliorare notevolmente la comprensione fondamentale dei rapporti tra la reazione, il biocatalizzatore e le caratteristiche di processo. Il team ha scelto di sviluppare la tecnologia nel contesto di base della sintesi basata su transaminasi delle ammine chirali, una reazione di grande importanza per il settore farmaceutico e gli altri settori chimici ad alto valore. I ricercatori hanno studiato il sistema modello utilizzando una varietà di combinazioni di substrato-prodotti per esplorare varie strategie per superare i colli di bottiglia attuali. Gli scienziati hanno stabilito i limiti del processo per il funzionamento. I sistemi microfluidici sono in fase di ottimizzazione, ma le reazioni sono state già eseguite con successo nelle versioni preliminari. Lo sviluppo dei sistemi di misurazione procede in parallelo e le sonde innovative per l’ossigeno sono state implementate con successo per il monitoraggio del processo. I modelli cinetici saranno utilizzati per valutare in modo più rigoroso i rivoluzionari sistemi di bioreattori microfluidici. I ricercatori di BIOINTENSE stanno diffondendo le conoscenze circa i vantaggi dell’utilizzo di microsistemi per l’intensificazione dei bioprocessi a conferenze organizzate di recente, tra cui il primo International Symposium on Transaminase Biocatalysis e la seconda International Conference Implementation of Microreactor Technology in Biotechnology – IMTB 2013. Alla fine, i ricercatori forniranno una nuova e innovativa piattaforma per testare nuove reazioni delle transaminasi e i loro biocatalizzatori in formato modulare microfluidico. Si prevede che software e hardware associati insieme alle linee guida per il funzionamento riscontreranno grande interesse nei settori della chimica fine.
