¿Qué es un biorreactor?
Los biorreactores son los medios de cultivo optimizados empleados para la producción de sustancias a gran escala. Por ejemplo, las grandes cubas de vino o de cerveza, que pueden llegar a contener 30 mil litros de líquido se consideran biorreactores, puesto que otorgan a las levaduras fermentadoras su medio de crecimiento óptimo para la función deseada. Aunque en estos casos concretos, donde se pretende que un organismo realice una fermentación, los biorreactores se denominan también fermentadores.
Cuando se obtiene un resultado en un biorreactor de laboratorio debe poderse reproducir en grandes cantidades, ha de ser escalable. Por ejemplo, cuando se supo cómo sintetizar ácido cítrico en el laboratorio y se quiso desarrollar la tecnología para la síntesis a gran escala fue necesario adaptar las condiciones óptimas de crecimiento de las bacterias. En el laboratorio las bacterias que producían el ácido cítrico en un medio pequeño, en un matraz con 200 ml, no se comportaban de la misma manera cuando se probaba de replicar el proyecto en un volumen mayor, de varios miles de litros.
Un biorreactor de laboratorio cabe encima de una mesa de trabajo.
Existen biorreactores de muchos tipos, casi tantos como reacciones que se quieren llevar a cabo. Dependiendo del cultivo biológico que quiere llevare a cabo pueden dividirse en los que son para organismos aerobios, anaerobios o aerobios facultativos. En cada uno de ellos el sistema de aireación o aislamiento variará. Del mismo modo, dependiendo del organismo, su crecimiento se verá favorecido por una aireación con burbujas, como en el caso de líquenes, o con agitación, la aireación más normal en crecimiento bacteriano. En el caso de las fermentaciones debe tenerse en cuenta si la fermentación es en superficie (solo se sella a cabo en la parte de arriba del líquido), donde deberá dejarse un poco de aire en la parte de arriba del fermentador. O en profundidad (en todo el volumen del fermentador), donde la poca aireación que necesiten las levaduras deberá proporcionarse con la reposición del medio cada cierto tiempo.
Dentro de cada uno de estos existen diferencias dependiendo si se pretende crecer bacterias, levaduras o células vegetales o células animales.
Las diferencias principales son la reposición del medio, que es mayor en los cultivos de bacterias, puesto que crecen con mayor velocidad, agotando antes el medio. Variaciones de temperatura, dependiendo el organismo su temperatura óptima de crecimiento. O agitación, en este aspecto son las células vegetales las que pueden variar más en su cultivo, puesto que pueden crecerse en agregados, con baja agitación o en células libres, para las que se usa una alta agitación.
Al contrario que las bacterias, levaduras y células vegetales las células animales cuando se crecen en biorreactores necesitan una agitación baja, o nula, puesto que la mayoría de tejidos necesitan, la proximidad de otras células para poder sobrevivir. Sin embargo pueden crecer en un biorreactor de lecho fluido (en un material cerámico poroso). En ocasiones y con un poco más de agitación pueden crecerse en fibra hueca, que retiene las células pero permite el paso de más sustancias en el espacio intercelular. Finalmente, la versión menos drástica de inmovilidad de células animales es la de lecho empaquetado, donde las células se encuentran dentro de una matriz y el medio fluye a su través.
Puedes leer más sobre el modo de operar los biorreactores en el artículo que le dedicamos a ello aquí (próximamente).
