Problemas Unida 5

Parte I

Capítulo 1
Introducción
El cultivo de células con el objeto de obtener productos útiles, es una
actividad que ha realizado el hombre prácticamente durante toda su
historia. Recientemente a esta actividad se le ha denominado Biotecnología. Esta ha evolucionado a partir de los conocimientos generados
en diversas disciplinas, tanto del área de las ciencias básicas como de lasingenierías. Hoy la Biotecnología puede ser definida como la colección
de procesos industriales que involucran el uso de sistemas biológicos
(Wang, 1988).
Las operaciones que comprenden los procesos biotecnológicos a escala comercial, se han dividido tradicionalmente en operaciones previas (procesos "upstream") y operaciones posteriores o bioseparaciones (procesos "downstream"). Dentro de las primeras seconsidera la
preparación del medio, la esterilización y el funcionamiento del biorreactor (Cooney, 1990). Los procesos de bioseparación como se muestra
en la Figura 1.1, involucran la recuperación y purificación de productos provenientes del biorreactor. Comprenden todos los tratamientos
que requiere el caldo de cultivo para la obtención del producto en las
condiciones de pureza y actividaddeseadas.
En un proceso dado, la parte correspondiente a las bioseparaciones
puede representar hasta un 60% del costo total de producción sin considerar las materias primas (Kalk, 1986). Debido a lo anterior, exite una
relación inversa entre el precio de venta de un producto biotecnológico y
la concentración de éste en el caldo del biorreactor (Figura 1.2). Puede
decirse entonces que el éxito comercialde un proceso biotecnológico

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CAPÍTULO!. INTRODUCCIÓN

depende en gran medida de la adecuada selección del proceso de bioseparación.

1.1

Evolución de los Bioprocesos

Actualmente se pueden distinguir de manera general tres generaciones
de procesos biotecnológicos, en relación al tipo de bioseparaciones que
éstos involucran.
La primera generación comprende el conjunto de procesosdesarrollados mediante cultivos de organismos no recombinantes, cuyos productos se obtienen en forma activa tanto si son intracelulares o si son
secretados al medio de cultivo. En esta generación se encuentran los
procesos de la Biotecnología tradicional como los de la producción de
etanol, enzimas, ácido cítrico, y antibióticos. Los productos de estos
procesos se presentan en concentraciones altas al iniciode la etapa de
separación y no requieren de una extremada pureza para su venta.
Los descubrimientos asociados con la Biología Molecular y la Ingeniería Genética logrados particularmente en las últimas dos décadas,
han ampliado las capacidades biotecnologías del hombre. En esta
etapa podemos situar una segunda generación de productos de la Biotecnología como la insulina humana, la hormona decrecimiento, y alfa
interferón, entre otros. Estos son producidos intracelularmente utilizando células recombinantes de Escheríchia coli. Se caracterizan por
encontrarse en bajas concentraciones dentro de la célula, son de elevado peso molecular, tienen propiedades similares a los contaminantes
y requieren un alto grado de pureza. Ademas, generalmente al producirse en la célula no poseen actividadbiológica por tratarse de cadenas peptídicas sin la conformación o estructura apropiada; lo que se
traduce en la necesidad de aplicarles tratamientos fisicoquímicos adicionales para lograr el producto en su estado activo.
La tercera generación de la Biotecnología, la podemos caracterizar
por procesos mediante los cuales se obtienen productos extracelulares
en células recombinantes, la mayoría delas cuales son eucarióticas.
En estos sistemas se ha observado la capacidad no sólo de producir
exógenamente el producto deseado, sino que éste se obtiene en forma
activa. El factor VIII de la sangre y el agente trombolítico Activador

1.1. EVOL UCIÓN DE LOS BIOPROCESOS

Esterilización y preparación
del medio

Inoculo

Producto intracelular

Esterilización del caldo
si es recombinante

Producto...