Concept map and summary BIOTECNOLOGÍA Y BIOSEPARACIONES
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Los productos biotecnológicos transforman la industria con aplicaciones que van desde etanol hasta terapias génicas. Las bioseparaciones son cruciales para la pureza y eficacia de productos como la insulina humana y los anticuerpos terapéuticos. La ingeniería genética y las técnicas de HTA y simulación in silico optimizan las cepas para una producción eficiente. Además, los equipos desechables en bioseparaciones ofrecen una alternativa económica y eficiente.
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La Importancia de la Biotecnología en la Producción de Productos de Alto Valor
La biotecnología es un pilar fundamental en la economía contemporánea, generando productos que representan un valor multimillonario en el mercado internacional. Esta rama de la ciencia se enfoca en el empleo de procesos biológicos, utilizando organismos vivos como microorganismos, células de plantas y animales, así como enzimas, para fabricar una amplia variedad de productos útiles. Estos productos varían desde biocombustibles, como el etanol, hasta medicamentos de vanguardia, que incluyen terapias genéticas y vacunas. La biotecnología ha progresado a través de tres generaciones distintas, cada una caracterizada por avances en técnicas y aplicaciones. La selección y optimización de bioprocesos y bioseparaciones son cruciales para asegurar la calidad, eficacia y rentabilidad del producto final.El Proceso de Producción de Insulina Humana y la Relevancia de las Bioseparaciones
La producción de insulina humana es un ejemplo destacado de cómo la biotecnología ha revolucionado la medicina, demostrando la importancia crítica de las bioseparaciones. Este proceso involucra múltiples etapas, incluyendo la preparación del medio de cultivo, la esterilización, la recuperación y purificación del producto, y finalmente, el acabado y formulación. Cada etapa debe ser cuidadosamente controlada y optimizada para asegurar que la insulina producida sea de la más alta pureza y retenga su actividad biológica, cumpliendo con los estrictos estándares de calidad impuestos por organismos reguladores como la FDA. El diseño de las instalaciones y la segregación efectiva de las etapas de producción son esenciales para reducir costos, evitar la contaminación cruzada y garantizar la integridad del producto.La Importancia Económica de las Bioseparaciones en la Industria Biotecnológica
Las bioseparaciones son procesos vitales en la industria biotecnológica, ya que permiten la extracción de productos de alta pureza y actividad biológica de mezclas complejas. La selección y la mejora de estas técnicas son fundamentales para el éxito económico de los bioprocesos. Un diseño de proceso eficiente y la segregación adecuada de las etapas de producción no solo mejoran la calidad del producto, sino que también pueden conducir a una reducción significativa de costos y tiempo en la escalada de producción. Por lo tanto, las bioseparaciones son esenciales no solo para la calidad del producto, sino también para la viabilidad económica de la producción biotecnológica.Optimización de Cepas para la Producción Biotecnológica
La selección y optimización de cepas microbianas o celulares genéticamente modificadas son pasos clave en el desarrollo de bioprocesos. Estos procesos implican la ingeniería genética de organismos para aumentar su capacidad de producir un producto específico. Técnicas como el Análisis de Alto Rendimiento (HTA) y la simulación computacional son herramientas esenciales que permiten predecir y mejorar el desempeño de las cepas. La ingeniería genética aplicada a estas cepas es crucial para lograr un proceso de producción que sea eficiente y económicamente viable, resultando en productos de mayor calidad y rentabilidad.Desafíos y Avances en la Producción de Anticuerpos Terapéuticos
La producción de anticuerpos terapéuticos a través de cultivos de células de mamífero es un campo de interés creciente en la biotecnología. La ingeniería de cepas ha permitido alcanzar concentraciones de anticuerpos superiores a 10 g/L en cultivos. No obstante, estos avances presentan retos significativos en el diseño de bioseparaciones, ya que las técnicas convencionales pueden ser insuficientes. Se están investigando métodos innovadores, como la cromatografía en columnas de membrana, para incrementar la eficiencia de estas operaciones. Estos progresos son cruciales para satisfacer la demanda creciente y la complejidad de los productos biotecnológicos.La Eficiencia de los Equipos Desechables en Bioseparaciones
La implementación de equipos y consumibles desechables está transformando las operaciones de bioseparación, proporcionando una solución económica y eficaz. Estos materiales disminuyen los costos relacionados con la limpieza y la validación de procesos, lo cual es particularmente ventajoso en la producción a gran escala. Los bioprocesos establecidos pueden beneficiarse del uso de modelos matemáticos para optimizar y agilizar la validación de operaciones de bioseparación, como la cromatografía. Esto permite una producción más eficiente y de mayor calidad, adaptándose a las necesidades de una industria en constante cambio y expansión.
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1. PRODUCTOS BIOTECNOLÓGICOS
MERCADO ACTUAL Y VERSATILIDAD DE BIOPROCESOS
EL MERCADO DE PRODUCTOS BIOTECNOLÓGICOS ES DE MILES DE MILLONES DE DÓLARES Y LOS BIOPROCESOS INVOLUCRAN UNA GRAN VARIEDAD DE DESARROLLOS BASADOS EN DIFERENTES ORGANISMOS
OPERACIONES PREVIAS EN BIOPROCESOS
PREPARACIÓN DEL MEDIO Y ESTERILIZACIÓN
LAS OPERACIONES PREVIAS EN BIOPROCESOS INCLUYEN LA PREPARACIÓN DEL MEDIO Y LA ESTERILIZACIÓN PARA GARANTIZAR UN AMBIENTE ADECUADO PARA EL CRECIMIENTO DE LOS ORGANISMOS
FUNCIONAMIENTO DEL BIORREACTOR
EL BIORREACTOR ES UNA PARTE ESENCIAL DE LAS OPERACIONES PREVIAS EN BIOPROCESOS, YA QUE ES DONDE SE LLEVA A CABO EL CRECIMIENTO DE LOS ORGANISMOS
OPERACIONES DE RECUPERACIÓN, CONCENTRACIÓN, PURIFICACIÓN Y ACABADO
UNA VEZ OBTENIDO EL PRODUCTO DE INTERÉS, SE REALIZAN OPERACIONES DE RECUPERACIÓN, CONCENTRACIÓN, PURIFICACIÓN Y ACABADO PARA OBTENER EL PRODUCTO EN LAS CONDICIONES NECESARIAS
TIPOS DE BIOPROCESOS Y BIOPRODUCTOS
ACTUALMENTE SE PUEDEN DISTINGUIR TRES GENERACIONES DE BIOPROCESOS, CADA UNA CON DIFERENTES TIPOS DE BIOSEPARACIONES INVOLUCRADAS
2. BIOSEPARACIONES EN LA PRODUCCIÓN DE INSULINA HUMANA
OPERACIONES PREVIAS: SECCIÓN DE FERMENTACIÓN
LAS OPERACIONES PREVIAS EN LA PRODUCCIÓN DE INSULINA HUMANA INCLUYEN LA FERMENTACIÓN Y LA ESTERILIZACIÓN DEL MEDIO Y DEL AIRE
OPERACIONES DE BIOSEPARACIÓN
RECUPERACIÓN
LA PRIMERA ETAPA DE LAS BIOSEPARACIONES EN LA PRODUCCIÓN DE INSULINA HUMANA ES LA RECUPERACIÓN DE LAS CÉLULAS POR CENTRIFUGACIÓN
CONCENTRACIÓN
LA OPERACIÓN DE CONCENTRACIÓN PERMITE ELIMINAR PROTEÍNAS CONTAMINANTES Y CONCENTRAR LA SOLUCIÓN
PURIFICACIÓN
LA PURIFICACIÓN DE LA INSULINA SE REALIZA MEDIANTE UNA SECUENCIA CROMATOGRÁFICA MULTIMODAL BASADA EN DIFERENCIAS DE CARGA, HIDROFOBICIDAD Y TAMAÑO
ACABADO
LA INSULINA SE CRISTALIZA Y SE OBTIENE PRÁCTICAMENTE PURA EN LA ETAPA DE ACABADO
RENDIMIENTO Y VALIDACIÓN EN BIOSEPARACIONES
EL RENDIMIENTO Y LA VALIDACIÓN SON ASPECTOS IMPORTANTES EN LAS BIOSEPARACIONES, ESPECIALMENTE EN LA ELIMINACIÓN DE BACTERIAS Y VIRUS CONTAMINANTES
3. IMPORTANCIA ECONÓMICA DE LAS BIOSEPARACIONES
LIMITANTES EN LA PRODUCCIÓN DE PRODUCTOS BIOTECNOLÓGICOS
LA BAJA CONCENTRACIÓN DE PRODUCTO EN LOS CALDOS Y LA ALTA PUREZA REQUERIDA PARA LOS PRODUCTOS FINALES SON LIMITANTES EN LA PRODUCCIÓN DE PRODUCTOS BIOTECNOLÓGICOS
DISEÑO INTERIOR EN BIOPROCESOS
EL CONCEPTO DE DISEÑO INTERIOR PUEDE AYUDAR A AHORRAR COSTOS Y TIEMPO EN EL ESCALAMIENTO DE UN BIOPROCESO
4. OBTENCIÓN DE LA CEPA MODIFICADA BASE
DOCUMENTACIÓN DE LA JUSTIFICACIÓN DEL PROCESO
LA DOCUMENTACIÓN DE LA JUSTIFICACIÓN DEL PROCESO ES NECESARIA PARA LA OBTENCIÓN DE LA CEPA MODIFICADA BASE
DIAGRAMA DE FLUJO
EL DIAGRAMA DE FLUJO ES UNA HERRAMIENTA IMPORTANTE EN LA OBTENCIÓN DE LA CEPA MODIFICADA BASE
LISTA DE MATERIAS PRIMAS
LA LISTA DE MATERIAS PRIMAS ES ESENCIAL PARA LA OBTENCIÓN DE LA CEPA MODIFICADA BASE
5. INGENIERÍA DE LA CEPA MODIFICADA BASE
UTILIZACIÓN DE HTA Y SIMULACIÓN IN SILICO
LA UTILIZACIÓN DE HTA Y SIMULACIÓN IN SILICO ES UNA ETAPA IMPORTANTE EN LA INGENIERÍA DE LA CEPA MODIFICADA BASE
DISEÑO DEL PROCESO FERMENTATIVO Y LAS BIOSEPARACIONES
EL DISEÑO DEL PROCESO FERMENTATIVO Y LAS BIOSEPARACIONES ES UNA ETAPA CRUCIAL EN LA INGENIERÍA DE LA CEPA MODIFICADA BASE
OPTIMIZACIÓN DE OPERACIONES CON ENFOQUE HTA
LA OPTIMIZACIÓN DE OPERACIONES CON ENFOQUE HTA ES UNA PARTE FUNDAMENTAL EN LA INGENIERÍA DE LA CEPA MODIFICADA BASE
6. PRODUCCIÓN DE ANTICUERPOS TERAPÉUTICOS EN CÉLULAS DE MAMÍFEROS
ALCANZAR ALTAS CONCENTRACIONES EN EL PROCESO FERMENTATIVO
ALCANZAR ALTAS CONCENTRACIONES EN EL PROCESO FERMENTATIVO ES UN RETO EN LA PRODUCCIÓN DE ANTICUERPOS TERAPÉUTICOS EN CÉLULAS DE MAMÍFEROS
DISEÑO DE BIOSEPARACIONES PARA APROVECHAR LAS ALTAS CONCENTRACIONES
EL DISEÑO DE BIOSEPARACIONES ES ESENCIAL PARA APROVECHAR LAS ALTAS CONCENTRACIONES EN LA PRODUCCIÓN DE ANTICUERPOS TERAPÉUTICOS EN CÉLULAS DE MAMÍFEROS
USO DE TÉCNICAS NOVEDOSAS DE LIBERACIÓN SELECTIVA PARA PRODUCTOS INTRACELULARES
EL USO DE TÉCNICAS NOVEDOSAS DE LIBERACIÓN SELECTIVA ES UNA FORMA DE MEJORAR LA EFICIENCIA EN LA PRODUCCIÓN DE ANTICUERPOS TERAPÉUTICOS EN CÉLULAS DE MAMÍFEROS
7. USO DE EQUIPOS Y ACCESORIOS DESECHABLES EN BIOSEPARACIONES
ALTERNATIVA ECONÓMICA EN BIOSEPARACIONES
EL USO DE EQUIPOS Y ACCESORIOS DESECHABLES ES UNA ALTERNATIVA ECONÓMICA EN BIOSEPARACIONES
AHORRO EN COSTOS DE LIMPIEZA Y VALIDACIÓN DE PROCESOS
EL USO DE EQUIPOS Y ACCESORIOS DESECHABLES PERMITE AHORRAR EN COSTOS DE LIMPIEZA Y VALIDACIÓN DE PROCESOS EN BIOSEPARACIONES
UTILIZACIÓN DE MODELOS MATEMÁTICOS EN LA OPTIMIZACIÓN Y SIMPLIFICACIÓN DE LA VALIDACIÓN DE OPERACIONES DE BIOSEPARACIÓN
LA UTILIZACIÓN DE MODELOS MATEMÁTICOS ES UNA HERRAMIENTA ÚTIL EN LA OPTIMIZACIÓN Y SIMPLIFICACIÓN DE LA VALIDACIÓN DE OPERACIONES DE BIOSEPARACIÓN EN EL USO DE EQUIPOS Y ACCESORIOS DESECHABLES
BIOTECNOLOGÍA Y BIOSEPARACIONES
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00
Importancia de bioprocesos y bioseparaciones
Claves para éxito comercial de productos biotecnológicos; involucran selección adecuada para eficiencia y viabilidad.
01
Agentes de bioprocesos
Microorganismos, enzimas, células de mamífero, plantas, animales; usados para desarrollar productos biotecnológicos.
02
Generaciones de bioprocesos
Tres generaciones, cada una con características y aplicaciones específicas; reflejan evolución y avances en biotecnología.
