Excepcional rango de volumen en un único equipo

Más sobre… fases de proyectos de biotecnología

Frascos:	0.3	0.4	1	3	7
Volumen de trabajo [L]: *)	0.035-0.4	0.15-0.45	0.3-1.7	0.5-3	1-6
Altura [cm]: **)	34	22	34	37	50
Diámetro [cm]: **)	22	23	25	34	30

^*) Volumen: volumen de trabajo mínimo y máximo aproximado. Puede variar según las condiciones de cada aplicación.

^**) Altura + Diámetro: dimensiones aproximadas para la esterilización en el autoclave. Puede variar según las condiciones de cada aplicación.

La práctica en biotecnología demuestra que existen tres etapas en el camino de una idea a un producto de fabricación industrial en biotecnología: la escala de laboratorio, el aumento de escala ("scale-up") o la escala piloto y la fase de producción o industrial:

1. Investigación a escala de laboratorio

El objetivo es seleccionar el organismo adecuado para la producción, optimizar las condiciones de vida de la cepa para obtener el máximo crecimiento y/o productividad posible. En esta etapa se estudian todas las condiciones y factores de crecimiento posibles.

En resumen, el objetivo es encontrar las condiciones óptimas de vida y/o de producción del organismo seleccionado. A escala de laboratorio, se debe trabajar a menores volúmenes posibles y con recipientes prácticos. Esto conlleva al ahorro en costes para los medios de cultivo y para equipos (por ejemplo, autoclaves, suministro de agua de enfriamiento, etc.), permite invertir menos tiempo en el montaje, la esterilización, el calentamiento y enfriamiento, y además los requisitos son mínimos para los tratamientos secundarios (downstream), el manejo más fácil, el control más preciso de los parámetros del proceso, etcétera.

Para obtener información sobre el complejo comportamiento metabólico y anabólico de los sistemas vivos, se recomienda la medición de todos los parámetros accesibles y su control con gran precisión. La esterilidad es muy importante a escala de laboratorio, si ésta es fácil de mantener, los resultados serán beneficiosos para los usuarios, porque aumenta la productividad y la fiabilidad del trabajo de investigación.

La gran mayoría de los proyectos de biotecnología se realizan primero a escala de laboratorio. En esta etapa no es necesario apresurarse, ya que el trabajo experimental en el laboratorio es mucho menos costoso que en las siguientes etapas. Debido al gran progreso en los métodos de análisis y en la preparación de muestras, ahora, es posible utilizar, menores volúmenes de medio en recipientes más pequeños con grandes ventajas. No tiene sentido trabajar con 5 litros ó más de volumen de cultivo, sólo para obtener el mismo resultado. La cepa no ve la gran cantidad de medio innecesario a su alrededor. Si se realiza un buen control, es posible obtener resultados perfectos en volúmenes mucho menores que con los que se trabajaban hace diez años aproximadamente.

Estas son las razones principales por las que LAMBDA propone sistemas de bioreactores de laboratorio de alta calidad, con recipientes de alrededor de un litro. El fermentador de laboratorio no es un instrumento de producción. Y su utilización para producción generalmente resultará en un uso ineficaz de tiempo, capacidad, infraestructura y personal.

2. Aumento de escala (scale-up) y escala piloto

El objetivo principal en esta etapa es hallar y asegurar las condiciones técnicas adecuadas, reactores, procesos, separación y purificación (downstream processing), que se acerquen lo más posible a las condiciones de vida y de producción optimas previamente encontradas en la etapa de escala de laboratorio.

Generalmente a mayores volúmenes no es posible obtener una buena aireación, un buen mezclado y el perfecto control de los demás parámetros como a escala de laboratorio. No se puede estudiar los efectos tecnológicos con un recipiente de 10 litros. A estos volúmenes, los problemas tecnológicos no son visibles aun. Para ver bien estos efectos, se necesitan volúmenes mayores.

Los medios técnicos deben ser seleccionados de tal manera que los requisitos del cultivo sean realizables en la práctica a más grandes escalas, con la menor inversión posible y a más bajos costes de procesamiento.

La experimentación en estado de aumento de escala (scale-up) y a escala piloto es por lo menos 10 veces más cara que la experimentación a escala de laboratorio y el mejoramiento o la corrección de parámetros será muy costoso.

3. Fase de producción y escala industrial

La etapa de producción requiere de una gran inversión y costes de operación muy altos. Una vez que la planta de producción ha sido construida, por lo general no es posible realizar modificaciones o, si se realizan, éstas son extremadamente caras. Por eso, es esencial que tanto la fase de laboratorio como la fase de aumento de escala (scale-up) hayan sido realizadas muy bien.

A veces los investigadores de las escuelas y universidades no tienen suficiente experiencia en la materia y no pueden distinguir debidamente los objetivos de las diferentes fases en un proyecto de biotecnología. Como consecuencia, se tiende a confundir los objetivos respectivos, lo que da lugar a costes más altos y a mayor duración de los proyectos. Hay que tener esto en cuenta y presentarlo correctamente a los investigadores, profesores y también a los estudiantes.