Odată ajuns în faza staționară de creștere, se acționează pe două niveluri: tipul de bioreactor și compoziția / starea mediului de cultură. Primul parametru ne permite să calibrăm cultura către o producție adecvată de ingrediente active. În funcție de tipul de bioreactor și de condițiile de creștere pe care acesta le impune, se disting următoarele:
- Bioreactoare cu buclă închisă: celulele inoculului sunt crescute până la atingerea fazei staționare de creștere, mediul rămâne întotdeauna același și sistemul rămâne închis; în acest fel celulele încep de la sine să producă metaboliți secundari, deoarece simt cum elementul suficient de stres este lipsa unuia dintre nutrienții lor. Celulele sunt păstrate într-un sistem închis pentru a produce metaboliți secundari pentru o perioadă de timp specificată, variind de la câteva zile la o săptămână completă - 15 zile; după acest timp, sistemul este deschis și metaboliții secundari extrși din mediu și din celule (unii metaboliți rămân prinși în vacuol în timp ce alții sunt eliberați în mediu).
- Bioreactoare cu ciclu semi-continuu: ciclu adaptat acelor tipuri de culturi care au nevoie de elemente suplimentare de stres, pe lângă lipsa factorilor nutriționali și de creștere a solului. Se numește semi-continuu deoarece deja la mijlocul creșterii exponențiale celulele încep să producă metaboliți secundari; acest lucru se datorează probabil unei schimbări a mediului de cultură, de exemplu datorită extrudării masive a unui catabolit secundar deșeu, toxic pentru celule și, prin urmare, un element de stres. În acest moment, 50% din masa celulară este preluată din bioreactor, cu 50% din mediul de cultură; diferitele ingrediente active sunt apoi extrase din această probă.
O alicotă echivalentă de mediu nou este adăugată la bioreactor în care este conținut procentul rămas de celule și mediu de cultură, astfel încât să permită celulelor să reia o fază de creștere exponențială de la zero. În acest caz, sistemul este deschis când celulele sunt încă în faza exponențială. Bioreactorul este definit ca „semi-continuu” deoarece cantități mici, dar suficiente de ingrediente active sunt extrase din acesta la intervale regulate.
Sistemul de creștere închis sau semi-continuu este ales pe baza capacității productive a tipului celular, există celule care produc mai mulți metaboliți cu un anumit sistem de creștere, mai degrabă decât cu altul.
- Bioreactoare cu ciclu continuu: sunt cele mai utilizate, cele mai moderne și mai proiectate. Permit recoltei să atingă faza staționară de creștere; în acest moment, alicote foarte mici de celule și mediu sunt luate în continuum la intervale de timp regulate și apropiate; retragerea mică permite calusului să regenereze același număr de celule care a fost îndepărtat, în timp ce mediul colectat este înlocuit cu unul nou. În acest fel celulele sunt menținute în echilibru pe firul producției de ingrediente active; un fir care reprezintă optimizarea în ceea ce privește calitatea și cantitatea producției de ingrediente active. Această eșantionare constantă și continuă, precum și adăugarea de sol nou, este monitorizată în mod automat de către chemostate și turbostatice. când acestea nu sunt suficiente, echipamentul intervine prin introducerea mijloacelor corective. Turbostatele, pe de altă parte, măsoară densitatea optică a culturii, care este direct proporțională cu cantitatea de celule; când aceasta atinge o valoare prag maximă, se ia o cantitate mică, supusă ulterior extracției ingredientelor active.
- Bioreactoare celulare imobilizate: o modalitate similară tipului cu buclă închisă, însă diferă atunci când, odată constatată capacitatea culturii celulare de a produce metaboliți secundari, se introduc în bioreactor compuși gelatinizanti sau suporturi solide. Aceste suporturi permit culturii în suspensie să devină cultură solidă întotdeauna în interiorul unui bioreactor, în care celulele sunt sub formă de microagregate în mod egal în contact cu mediul de cultură, deci la fel de sensibile la stimulii mediului. Pentru anumite culturi de celule aparținând anumitor plante specii suportul solid reprezintă de fapt un stimul mecanic capabil să inducă o diferențiere morfologică și funcțională sensibilă; cu alte cuvinte, celulele încep, deși încet, să se diferențieze în țesuturi organizate; o diferențiere macro sau microscopică morfo / fiziologică corespunde de cele mai multe ori la o diferențiere metabolică.În concluzie, imobilizarea culturilor poate favoriza producția de compuși secundari.
Alte articole despre „Biotehnologie: tipuri de bioreactoare și aplicațiile lor”
- Biotehnologie: bioreactoare și sinteza ingredientelor active
- Farmacognozie
- Biotehnologie: factori care influențează producția de ingrediente active
