Análisis múltiples en tiempo real de los procesos de los biorreactores
Los avances en ingeniería genética y biología sintética requieren el desarrollo paralelo de cultivos y sistemas adecuados para los biorreactores. Hasta ahora, las posibilidades de realizar análisis de alto rendimiento y de controlar los múltiples procesos de reacción o los productos eran bastante limitadas. Los científicos iniciaron el proyecto «Nano- and microtechnology-based analytical devices for online measurements of bioprocesses» (NANOBE), financiado con fondos europeos, para dar respuesta a esta importante deficiencia. Para ello se centraron en desarrollar una plataforma compuesta por varios módulos de «lab-on-a-chip», o «laboratorio en un chip» capaz de analizar de manera simultánea muchos tipos de analitos mediante técnicas de detección in situ y toma de muestras de los contenidos de los biorreactores. Los analitos de interés incluyen células individuales y componentes intra y extracelulares tales como metabolitos, proteínas y enzimas. Como ejemplo práctico, los científicos eligieron la producción de ácido láctico por la levadura de cerveza Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae). En su camino hacia una plataforma integrada, los miembros del consorcio consiguieron numerosos avances técnicos, todos ellos importantes por derecho propio. De este modo, los científicos desarrollaron un espectrómetro de micromasas que ya se comercializa. Por otra parte, diseñaron una plataforma automatizada para pruebas no supervisadas que permite detectar la presencia de proteínas seleccionadas (por ensayo de inmunoabsorción ligado a enzimas o ELISA). Además crearon nuevos métodos para el muestreo y el manejo de pequeños volúmenes de fluidos, el recuento y la clasificación de células o el fraccionamiento de las mismas para acceder a los contenidos intracelulares. El equipo desarrolló asimismo dos nuevos sensores ópticos, uno para pH y otro para el dióxido de carbono (CO2) disuelto. Esta amplia gama de herramientas y tecnologías de control ya ha dado lugar a una solicitud de patente, diecinueve publicaciones en revistas revisadas por pares y quince presentaciones en congresos, así como a un gran interés expresado por parte de los usuarios finales. Combinando toda la tecnología desarrollada, los miembros del consorcio pudieron construir un prototipo de plataforma analítica en tiempo real, integrada y automatizada, consistente en módulos de lab-on-a-chip individuales que garantiza el seguimiento de los diferentes procesos biológicos. Aunque aún queden por realizar algunas pruebas y optimizar algunos componentes para mejorar su solidez, los prototipos ofrecen posibilidades reales de reducir el tiempo y los costes de desarrollo, mejorando a la vez la calidad del producto. Entre los numerosos sectores que emplean biorreactores y se podrán beneficiar de los resultados de NANOBE se cuentan las industrias farmacéutica, energética y química.
