Un bioproceso es un proceso que utiliza células vivas completas o componentes de ellas (por ejemplo enzimas, cloroplastos, etc.) para obtener productos deseados. Este tipo de proceso es fundamental en disciplinas como:
la biotecnología,
la ingeniería bioquímica,
la producción farmacéutica
la biocatálisis industrial.
El transporte de energía y masa es esencial en muchos procesos biológicos e industriales. Desde el procesamiento de alimentos (como la elaboración de cerveza), hasta el diseño térmico de edificios, la fabricación de anticuerpos monoclonales o el control de la contaminación, todos estos campos requieren entender cómo se transfiere materia y energía a través de los materiales, incluyendo fenómenos como el impulso, la transferencia de calor y la difusión.
Bioprocesamiento celular
El bioprocesamiento de terapias celulares combina la terapia celular con principios del bioprocesamiento (o manufactura biofarmacéutica), y es una subdisciplina dentro de la ingeniería de bioprocesos. Sus principales objetivos incluyen.
Desarrollar productos que cumplan con los estándares de calidad de los medicamentos biofarmacéuticos.
Proporcionar cantidades clínicas y comerciales de células terapéuticas a lo largo de las diferentes fases de desarrollo, mediante procesos escalables.
Controlar el costo de los bienes del producto final, lo cual es crucial para la viabilidad comercial de las terapias.
Bioprocesamiento ascendente (Upstream)
Esquema de un bioproceso upstream
El procesamiento ascendente abarca todas las etapas desde el aislamiento y cultivo de células (en etapas tempranas) hasta la recolección del lote celular final. Esto incluye el desarrollo del inóculo, optimización de medios de cultivo, modificaciones genéticas y mejora de las condiciones de crecimiento para maximizar la producción.
El cultivo se realiza generalmente en biorreactores, utilizando líneas celulares bacterianas o de mamíferos, según el producto deseado. En la producción de células terapéuticas, la escalabilidad del proceso y la disponibilidad de materias primas (como el suero fetal bovino de calidad GMP) pueden representar desafíos importantes.
Bioprocesamiento descendente (Downstream)
Esquema de un bioproceso downstream
El procesamiento descendente se refiere a la etapa de un bioproceso en la que la biomasa celular procedente del upstream se procesa para cumplir los requisitos de pureza y calidad.
El bioprocesamiento descendente suele dividirse en tres secciones principales: disrupción celular, una etapa de purificación y una etapa de pulido final.
Los productos volátiles pueden separarse mediante destilación del cultivo cosechado sin necesidad de pretratamiento. La destilación se realiza a presión reducida en columnas continuas. A presión reducida, puede ser posible destilar el producto directamente desde el fermentador. Las etapas del bioprocesamiento descendente son:
Separación de la biomasa: mediante centrifugación, ultracentrifugación o ultrafiltración.
Disrupción celular: si el producto es intracelular, se rompen las células para liberar el compuesto deseado.
Concentración del caldo: si el producto es extracelular, se concentra el medio.
Purificación inicialde metabolitos: se emplean técnicas basadas en las propiedades físico-químicas del producto (como precipitación, extracción, cromatografía).
Deshidratación: se elimina el exceso de agua mediante técnicas como secado al vacío u ósmosis inversa.
Purificación de metabolitos: se alcanza una pureza del 98–100%, seguido de la formulación con excipientes y envasado para su distribución comercial.
Referencias
↑Shuler, Michael L.; Kargi, Fikret (2002). Bioprocess engineering: basic concepts. Prentice-Hall international series in the physical and chemical engineering sciences (2nd ed edición). Prentice Hall. ISBN978-0-13-081908-6. Consultado el 28 de mayo de 2025.
