Bioprocesy

Bioprocesy to procesy technologiczne wykorzystujące organizmy biologiczne, ich komórki, enzymy lub inne komponenty biologiczne do wytwarzania produktów lub realizowania funkcji chemicznych. W odróżnieniu od tradycyjnych procesów chemicznych bioprocesy opierają się na biochemicznych drogach molekularnych i mogą prowadzić do powstawania leków, enzymów, biopaliw, żywności funkcjonalnej lub materiałów biotechnologicznych. Kluczowe znaczenie mają warunki przebiegu, wpływające na tempo i efektywność reakcji.

Proces bioprocesowy składa się z dwóch części: procesów wstępnych (upstream), obejmujących przygotowanie inokulum i hodowlę organizmu w bioreaktorze, oraz procesów downstream (oddzielanie, oczyszczanie i formulację produktu). Bioreaktory stosowane w bioprocesach to m.in. mieszane i cylindryczne konstrukcje, często w systemach jednokrotnego użytku. Tryby pracy to batch, fed-batch i ciągły. Kluczowe parametry to pH, temperatura, rozpuszczalność tlenu, mieszanie oraz stężenia substratów i kofaktorów. Kontrolę procesów wspomaga PAT i automatyzacja.

Zastosowania bioprocesów obejmują przemysł farmaceutyczny (produkowanie białek, przeciwciał, szczepionek), enzymów, biopaliw i chemikaliów, przemysł spożywczy, a także ochronę środowiska poprzez bioremediację i recykling odpadów. Bioprocesy prowadzi się na różnych skalach, od laboratoriów po instalacje komercyjne, i wymagają odpowiednich standardów jakości, bezpieczeństwa i zgodności regulacyjnej.

Wyzwania obejmują utrzymanie czystości mikrobiologicznej, stabilność procesów przy dużej skali, koszty surowców oraz złożoność regulacyjną GMP w przypadku leków i terapii biologicznych. Rozwój bioprocesów stawia nacisk na optymalizację wydajności, zrównoważone źródła substratów oraz zastosowanie cyfryzacji i systemów jednorazowych dla elastyczności i ograniczenia ryzyka kontaminacji.