Los biorreactores son las ollas de cocina de bioquímicos y biotecnólogos, en las que se producen agentes farmacéuticos, enzimas o nematodos con el fin de controlar biológicamente las plagas. Se utiliza una solución nutritiva (como calor, oxígeno, ácido o álcali) para regular el valor del pH y se forma el producto deseado. Cuanto más óptimas sean las condiciones, mayor será el rendimiento. Los investigadores de Fraunhofer ahora han desarrollado sondas esféricas para monitorear y agilizar de manera más efectiva el proceso de fabricación.
La temperatura adecuada determina qué tan bien se pueden cultivar los microorganismos o las células en un biorreactor. Aunque el calor en el reactor se distribuye de manera diferente, hasta ahora la temperatura solo se ha podido medir de forma selectiva con sondas de varilla insertadas a través de orificios predefinidos. «Con nuestras esferas de sensores móviles, que tienen aproximadamente el tamaño de un guisante, podemos capturar la temperatura en muchos lugares al mismo tiempo. Esto hace posible regular con precisión la entrada de calor para que sea óptima para el proceso de producción». dice Tobias Lüke, quien ha desarrollado las nuevas esferas de medición Sens-o-Spheres en el Fraunhofer Institute for Electronic Nano Systems ENAS en cooperación con científicos de la Universidad Técnica de Dresde y socios del proyecto de la industria. «Con un litro, las diferencias de temperatura dentro de un reactor no son tan grandes. Sin embargo, con varios miles de litros, el grado de error aumenta considerablemente. Con nuestra tecnología de medición precisa, hay menos problemas para aumentar los volúmenes, lo que significa cambiar de pequeños reactores de prueba en el laboratorio a los grandes en la sala de producción».
Sin limitaciones
Otra ventaja de las Sens-o-Spheres: mientras que las sondas de varilla están unidas por cables, las esferas están equipadas con una batería recargable. «Por lo tanto, la cantidad de esfuerzo de instalación es bastante baja. Las Sens-o-Spheres simplemente flotan en el medio, por lo que no causan ninguna perturbación, como cuando se agitan. Además, se pueden usar fácilmente en reactores de tubo de un kilómetro de largo. y otros tipos de reactores innovadores, así como en recipientes de cultivo pequeños clásicos, como el matraz de agitación. «Los sistemas de medición comunes tienen sus límites en este sentido», explica Lüke.
Los datos grabados se transmiten en vivo por radio a una estación base. Cada medida está asignada a una esfera específica, porque cada una tiene su propia identificación. Cuantas más esferas haya, más precisa será la medición. Sin embargo, no existe una regla general sobre cuántas esferas son necesarias. El enfoque es utilizar tantas esferas como sea necesario y la menor cantidad posible.
Fácil de reutilizar
Después de su uso, las esferas se pueden esterilizar fácilmente en el llamado autoclave, ya que la electrónica es robusta y también está encerrada de forma segura en una cápsula de polipropileno: ni humedad ni altas temperaturas de alrededor de 120 grados centígrados o más (como es habitual en el autoclave). ) puede dañarlo. Por lo tanto, las esferas pueden mantenerse estériles, recargarse mediante un sistema de carga de batería inductivo especialmente diseñado y reutilizarse.
Pronto, las esferas de medición deberían poder detectar no solo la temperatura, sino también el contenido de oxígeno y el valor de pH. «También queremos conectar la estación base al sistema general. Entonces, el proceso de fabricación podría ser automáticamente
controlado en base a los valores medidos. Las esferas también deberían poder ubicarse para que se sepa exactamente dónde se registró el valor medido».
Las esferas de medición no solo son ideales para el cultivo microbiológico y el desarrollo de procesos en el laboratorio, sino que también podrían usarse en la producción de fármacos,
Medición o detección ambiental en el campo de la medicina.
