Analisi multiple dei processi del bioreattore in tempo reale
I progressi nella tecnologia genetica e nella biologia sintetica richiedono anche lo sviluppo di coltivazioni e sistemi di bioreattori. Precedentemente, l'analisi e il monitoraggio rapidi e a rendimento elevato di più processi o prodotti di reazione era limitato. Gli scienziati hanno avviato il progetto NANOBE ("Nano- and microtechnology-based analytical devices for online measurements of bioprocesses"), finanziato dall'UE, per colmare questi punti critici. I ricercatori di NANOBE hanno cercato di sviluppare una piattaforma composta da più moduli lab-on-a-chip per l'analisi contemporanea di molti tipi di analiti attraverso il rilevamento e il campionamento in situ dei contenuti del bioreattore. Gli analiti oggetto dello studio comprendevano cellule individuali e componenti intracellulari ed extracellulari, come ad esempio i metaboliti, le proteine e gli enzimi. Come studio di prova, gli scienziati hanno scelto la produzione di acido lattico dal lievito Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae). NANOBE ha raggiunto numerose conquiste tecniche, verso la piattaforma integrata, ognuno delle quali è significativa di per sé. Gli scienziati hanno fornito uno spettrometro di massa micro già messo sul mercato. Inoltre, è stata creata una piattaforma automatizzata per test non previsti per la presenza di proteine selezionate (saggio immunoassorbente legato a un enzima (ELISA)). I nuovi metodi sono stati sviluppati per il campionamento e la gestione di piccoli volumi di fluidi, per la conta e la separazione cellulare e per la divisione delle cellule per accedere ai contenuti intracellulari. Inoltre, il team ha sviluppato due nuovi sensori ottici: uno per il pH e uno per il biossido di carbonio (CO2) disciolto. La vasta gamma di strumenti di monitoraggio e le tecnologie sviluppate nell'ambito del progetto NANOBE hanno determinato una domanda di brevetto, 19 pubblicazioni su riviste del settore e 15 presentazioni di conferenze, nonché l'interesse manifestato da parte degli utenti finali. Combinando la tecnologia sviluppata, NANOBE ha fornito un prototipo di piattaforma analitica automatizzata in tempo reale e composta da singoli moduli lab-on-a-chip per il monitoraggio di diversi bioprocessi. Ma per migliorare la solidità sono necessari ulteriori test e un'ulteriore ottimizzazione. Tuttavia, questi prototipi possono potenzialmente diminuire i tempi e i costi dello sviluppo aumentando la qualità del prodotto. Numerosi settori che utilizzano i bioreattori ne trarranno beneficio, comprese le industrie farmaceutiche, energetiche e chimiche.
