Curso de ingeniería de bioprocesos y biotecnología

Lección 1 • Bioquímica del metabolismo

Explica las rutas metabólicas centrales, incluyendo la glucólisis, el ciclo del TCA y la fosforilación oxidativa. Vincula el flujo metabólico con el rendimiento del producto y la eficiencia del proceso.

Lección 2 • Diversidad y selección microbiana

Revisa bacterias, hongos, algas y células de mamíferos como huéspedes de producción. Guía la selección racional de organismos para bioprocesos específicos.

Lección 3 • Termodinámica y estequiometría del crecimiento

Aplica principios termodinámicos y balances elementales al crecimiento microbiano. Permite la predicción cuantitativa de la formación de biomasa y productos.

Lección 4 • Introducción a los principios de la biotecnología

Cubre la definición, el alcance y los hitos históricos de la biotecnología. Proporciona la base conceptual para todos los temas posteriores de bioprocesos.

Lección 1 • Diseño experimental para estudios cinéticos

Cubre experimentos por lotes, lotes alimentados y quimiostato para la identificación de parámetros. Garantiza que los estudiantes puedan diseñar e interpretar experimentos de recogida de datos cinéticos.

Lección 2 • Cinética de formación de producto

Clasifica los productos como asociados al crecimiento, no asociados al crecimiento o mixtos. Conecta la cinética del producto con la selección y optimización del modo de proceso.

Lección 3 • Modelos cinéticos no estructurados

Introduce los modelos cinéticos de Monod, Contois y de inhibición para el crecimiento y la captación de sustrato. Proporciona herramientas para predecir el comportamiento del cultivo en condiciones variables.

Lección 4 • Modelos estructurados y cibernéticos

Introduce modelos de compartimentos intracelulares y marcos cibernéticos para comportamientos complejos. Prepara a los estudiantes para aplicaciones avanzadas de modelado metabólico.

Lección 1 • Esterilización de medios por lotes y en continuo

Compara la esterilización por lotes in situ con los sistemas continuos de alta temperatura y corto tiempo. Guía la selección en función de la degradación de nutrientes y los requisitos de rendimiento.

Lección 2 • Detección y respuesta a la contaminación

Introduce métodos de detección rápida para la contaminación bacteriana, fúngica y por fagos. Permite acciones correctivas oportunas para proteger la integridad del lote.

Lección 3 • Esterilización del aire y gases

Cubre la filtración en profundidad y la filtración por membrana para el suministro de aire estéril a los biorreactores. Garantiza una aireación aséptica fiable durante todo el proceso.

Lección 4 • Principios de la cinética de esterilización

Aplica la cinética de muerte de primer orden y el factor Del al diseño de la esterilización térmica. Proporciona la base cuantitativa para los cálculos del ciclo de esterilización.

Lección 1 • Tipos y configuraciones de biorreactores

Revisa los biorreactores de tanque agitado, columna de burbujas, airlift, lecho empacado y membrana. Conecta la geometría del reactor con el rendimiento de la transferencia de masa y la mezcla.

Lección 2 • Ingeniería de la mezcla y agitación

Analiza los tipos de impulsor, la potencia de entrada y el tiempo de mezcla en recipientes agitados. Vincula los parámetros de agitación con la homogeneidad del cultivo y la tensión tangencial.

Lección 3 • Transferencia de calor y control de temperatura

Cubre la generación de calor metabólico, el diseño de chaquetas y serpentines, y las estrategias de control de temperatura. Mantiene la temperatura óptima del cultivo a diferentes escalas.

Lección 4 • Instrumentación y control de procesos

Introduce sensores de pH, oxígeno disuelto, temperatura y espuma, además de lazos de control PID. Permite la operación automatizada del biorreactor y la adquisición de datos.

Lección 5 • Modos de operación: lotes, lotes alimentados, continuo

Compara las estrategias de operación por lotes, lotes alimentados y continuo en cuanto a productividad y rendimiento. Guía la selección del modo según el tipo de producto y la economía del proceso.

Lección 1 • Principios y criterios de escalado

Aplica los criterios de similitud geométrica, cinemática y dinámica para el escalado de biorreactores. Prepara a los estudiantes para trasladar los resultados de laboratorio a la escala piloto y de producción.

Lección 2 • Fundamentos de la transferencia de masa

Revisa las leyes de Fick, la teoría de la película y los modelos de resistencia de dos películas para la transferencia gas-líquido. Proporciona la base teórica para los cálculos de transferencia de oxígeno y CO2.

Lección 3 • Formación y control de espuma

Explica los mecanismos de generación de espuma y la selección de agentes antiespumantes en biorreactores aireados. Previene la contaminación relacionada con la espuma y la pérdida de volumen.

Lección 4 • Reología de caldos de fermentación

Caracteriza la viscosidad de caldos newtonianos y no newtonianos y su efecto en la mezcla. Vincula las propiedades reológicas con el consumo de energía y la transferencia de masa.

Lección 1 • Cribado de cepas de alto rendimiento

Describe los ensayos en microplacas, la clasificación celular activada por fluorescencia y las plataformas robóticas para la evaluación de cepas. Permite la identificación rápida de cepas de producción superiores.

Lección 2 • Herramientas CRISPR y de edición genómica

Introduce CRISPR-Cas9, edición de bases y edición de precisión para la modificación precisa del genoma. Acelera los ciclos de desarrollo de cepas en comparación con la mutagénesis clásica.

Lección 3 • Análisis de flujo metabólico

Aplica el análisis de balance de flujo estequiométrico para mapear el flujo de carbono e identificar cuellos de botella. Guía la redirección racional del flujo metabólico hacia los productos objetivo.

Lección 4 • Tecnología del ADN recombinante en bioprocesamiento

Revisa la clonación, los vectores de expresión, los promotores y los marcadores de selección para la producción de proteínas recombinantes. Conecta las herramientas moleculares con la ingeniería del huésped de producción.

Lección 1 • Disrupción y cosecha celular

Cubre la centrifugación, filtración y disrupción mecánica para la cosecha de biomasa y la lisis celular. Conecta el método de cosecha con la ubicación y estabilidad del producto.

Lección 2 • Formulación y procesamiento del producto final

Aborda la liofilización, el secado por aspersión y la selección de excipientes para la estabilización de bioproductos. Garantiza la estabilidad del producto y la vida útil mediante el diseño de la formulación.

Lección 3 • Precipitación y extracción

Aplica la precipitación por salting-out, la precipitación isoeléctrica y la extracción acuosa de dos fases para la purificación inicial. Reduce el volumen y elimina las impurezas a granel al principio del tren.

Lección 4 • Métodos de purificación cromatográfica

Introduce la cromatografía de intercambio iónico, exclusión por tamaño, afinidad e interacción hidrofóbica. Proporciona las herramientas principales para la purificación de bioproductos de alta resolución.

Lección 1 • Presentación reglamentaria y gestión del ciclo de vida

Cubre la estructura de la solicitud de licencia biológica, los cambios posteriores a la aprobación y la gestión del ciclo de vida. Prepara a los estudiantes para navegar por las vías reglamentarias de los bioproductos.

Lección 2 • Calidad por diseño en bioprocesamiento

Aplica los principios de Calidad por Diseño, incluyendo el QTPP, CQA, CPP y el desarrollo de la estrategia de control. Vincula los parámetros del proceso con los atributos de calidad del producto de manera sistemática.

Lección 3 • Transferencia de tecnología del laboratorio a la planta

Cubre la caracterización del proceso, la definición del espacio de diseño y la documentación para la transferencia de tecnología. Garantiza un rendimiento reproducible a escala de fabricación.

Lección 4 • Principios de validación de procesos

Aplica enfoques de validación prospectiva, concurrente y retrospectiva a los bioprocesos. Demuestra la consistencia del proceso y el aseguramiento de la calidad del producto.