Biorreator

O que é um biorreator?

Um biorreator é um equipamento projetado para manter condições controladas durante o cultivo de células, microrganismos ou tecidos e a realização de reações biológicas. Ele cria um ambiente no qual parâmetros como temperatura, pH, oxigênio dissolvido, agitação e alimentação podem ser monitorados e ajustados de acordo com as necessidades do bioprocesso.

Biorreatores são utilizados em laboratórios, centros de pesquisa e indústrias para produzir medicamentos, vacinas, proteínas recombinantes, enzimas, biomassa, alimentos fermentados, biocombustíveis e outros produtos biotecnológicos. O equipamento também pode ser empregado no tratamento biológico de efluentes e no desenvolvimento de novos processos de fermentação.

Como funciona um biorreator?

O funcionamento de um biorreator depende do fornecimento de condições adequadas ao organismo ou às células cultivadas. O recipiente recebe um meio de cultura com nutrientes e pode ser conectado a sensores, bombas, linhas de gases, sistemas de aquecimento, resfriamento e agitação.

Durante o cultivo, um sistema de controle coleta informações dos sensores e realiza ajustes para manter o processo dentro dos valores programados. Os principais parâmetros monitorados incluem:

• temperatura do meio de cultura;
• pH e oxigênio dissolvido;
• velocidade de agitação;
• fluxo e composição dos gases;
• pressão e formação de espuma;
• adição de nutrientes, ácidos, bases e antiespumantes.

Em processos aeróbios, a agitação e a aeração ajudam a transferir oxigênio para o meio. Em processos anaeróbios, o sistema deve limitar ou excluir a presença de oxigênio. A configuração correta depende do microrganismo, da linhagem celular e do produto que se pretende obter.

Principais tipos de biorreatores

O biorreator de tanque agitado é um dos modelos mais utilizados. Ele possui um ou mais impelidores para misturar o conteúdo e favorecer a transferência de massa. Outros formatos incluem biorreatores de coluna de bolhas, airlift, leito fixo, leito fluidizado, fotobiorreatores e sistemas de uso único.

Microbiorreatores trabalham com volumes reduzidos e são empregados principalmente em screening de linhagens e desenvolvimento inicial de processos. Já equipamentos maiores são utilizados em validação, escalonamento, produção piloto e fabricação industrial.

Modos de operação do biorreator

• Batelada: os componentes são adicionados no início e o cultivo ocorre sem alimentação contínua de nutrientes.
• Batelada alimentada: nutrientes são adicionados ao longo do cultivo para controlar o crescimento e a formação do produto.
• Contínuo: meio fresco entra no sistema enquanto parte do cultivo é retirada.
• Perfusão: o meio é renovado enquanto as células são retidas no biorreator.

Aplicações de biorreatores em laboratório e na indústria

Em laboratórios, biorreatores são utilizados para estudar cinética de crescimento, otimizar meios, avaliar estratégias de alimentação e gerar dados para escalonamento. Na indústria farmacêutica e biotecnológica, são empregados na produção de anticorpos, vacinas, proteínas, vetores virais, antibióticos e enzimas.

Também existem aplicações nas indústrias de alimentos, bebidas, agricultura, energia e meio ambiente. Fermentação de leveduras, produção de culturas probióticas, cultivo de microalgas e tratamento de efluentes são alguns exemplos.

Qual é a diferença entre biorreator e fermentador?

Fermentador é um termo tradicionalmente associado ao cultivo de microrganismos, enquanto biorreator possui sentido mais amplo e pode incluir células animais, vegetais, microrganismos, tecidos e enzimas. Na prática, os termos podem ser usados como sinônimos em processos microbianos.

Qual é a diferença entre biorreator e microbiorreator?

A principal diferença está na escala e na paralelização. Microbiorreatores usam volumes reduzidos para comparar várias condições simultaneamente. Biorreatores convencionais oferecem maior volume e são usados para caracterização, validação e escalonamento.

Quais parâmetros devem ser controlados em um biorreator?

Os parâmetros dependem do processo, mas normalmente incluem temperatura, pH, oxigênio dissolvido, agitação, aeração, pressão, espuma e alimentação. O controle adequado ajuda a manter o crescimento celular e a reprodutibilidade do cultivo.