AULA 2 - Produção de biofármacos

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Produção de biofármacos: processo "upstream"
Principais fontes de pirogênios:
Bactérias Gram - como a E. coli.
Quando abordamos a cinéticas nos
referimos a velocidade de crescimento
da célula, do consumo de substratos e
outros.
Tecnologia das fermentações:
Do ponto de vista bioquímico, são
processos envolvendo ação
microbiana, bacteriana e fúngica em
material açucarado.
O açúcar é a fonte de ATP, tendo
vias etanólicas ou via lática,
convertendo este açúcar de etanol e
CO2.
Processo upstream.
Fermentação industrial é a
exploração econômica da
potencialidade dos microrganismos
capazes de produzir diferentes
produtos com aplicação de
interesses médicos e farmacêuticos.
Sistema fechado.
Condições: Escolha do bioreator,
temperatura, pH, velocidade de
agitação, escolha do nutriente
(síntetico ou natural? meio de
cultivo), microrganismo/célula, 
 esterilização e desinfecção,
aparelhagem específica, processo
fermentativo, tratamento de águas
residuais, separação do produto e
subproduto.
Características do microrganismo:
Não pode ser patogênico.
Crescimento satisfatório.
Fácil cultivo e manutenção.
Fisiologicamente ativo.
Produzir a substância desejada
em quantidades satisfatórias.
Não pode exigir condições
difíceis ou caras.
Cultivo de Microrganismos: Banco de células do meu
microrganismo e um Banco de
células mestres.
Manutenção dos Microrganismos:
Repique: Método de
transferência periódica, no qual
se mantêm na geladeira (5º a
10ºC) tubos de ágar contendo o
microrganismo que fica
crescendo dentro destes, onde
periodicamente ocorre
transferência do MO para novos
tubos com auxílio da alça e da
chama. Com o tempo pode
ocorrer mutações genéticas
perdendo funções de interesse.
Repique em óleo mineral: Médio
prazo para preservar alguns
fungos.
Repique em água esterilizada:
Pseudomonas spp por ter baixa
exigência nutricional. Mantida
em geladeira.
Congelamento: Reduz
metabolismo e outras reações,
contudo os cristais de gelo
podem prejudicar o MO,
necessitando de agentes
crioprotetores como glicerina ou
DMSO 10%.
Liofilização: Removendo a água
intracelular através de secagem
a baixas temperaturas e baixas
pressões (vácuo), no qual a água
passa do estado sólido para o
gasoso (sublimação), além de
utilizar crioprotetores. Logo, é
um método de conservação a
longo prazo. Assim, podendo ser
armazenado na geladeira.
Preparo do inóculo:
Em laboratório, descongelar as
ampolas.
Incubação no reator apenas
depois que se consegue
"despertar" o MO.
Dorna é sinônimo de
fermentador e biorreator.
Há um monitoramento dos
processos com testes de
controle de qualidade.
Meio de cultura:
Mosto: é o nutriente ou líquido
suscetível de sofrer fermentação
em condições econômicas.
Fontes Naturais (farelo de
milho, trigo ou xarope de
glicose).
Sintético (mais caro, contudo
pode atender melhor a
necessidade do MO).
Fornece energia (açúcar ou
polímero), carbono (amido,
sacarose, glicose, lactose),
oxigênio (MO aeróbios ou
anaeróbios, processos de
aeração), nitrogênio (amônia
ou sais, nitrogênio orgânico,
água de maceração do milho,
fubá, extrato de levedura) ,
hidrogênio, minerais e
vitaminas (falta ou excesso
podem comprometer o
processo).
Não pode trocar a fonte
após padronização.
Precursor do metabólito.
Oxigênio tem baixa solubilidade
em água, logo precisa dissolvê-lo
e continuamente deve ser
adicionado.
Não pode escolher qualquer
tipo de reator.
Facilidade de extração e
purificação depende, por
exemplo, da viscosidade do
mosto.
Esterilização e desinfecção:
Tudo que participa do
bioprocesso precisa ser estéril.
Os MO contaminantes podem
competir com o MO de interesse
Elimina ou destrói.
Métodos Físicos:
Calor Seco, Calor úmido,
filtração (substâncias termo
lábeis) , radiação ou radiação
ionizante.
Métodos Químicos:
Ácidos, hidróxidos, ozônio,
halogênio, fenol, cresol,
aldeídos e antibióticos
(manter apenas a célula de
interesse que é resistente a
ele).
É menos utilizado.
Equipamento, Mosto e Ar.
Meio de Cultura:
É um alimento, logo deve
apenas matar o MO
contaminante sem inativar o
nutriente.
Inativação térmica é mais
utilizada por vapor de água
sob pressão.
Filtração: Vírus passa e mico
bactérias também.
Filtros de membranas
hidrofóbicas (PTFE).
Baixo Custo.
Integridade do filtro:
Teste do ponto bolha.
Calor úmido.
Equipamentos:
Calor úmido: Injeta vapor de
água no reator e em
materiais menores utiliza-se
autoclave.
Agentes químicos: Bombas,
centrífugas, filtros, secadores
e válvulas não suportam
calor úmido.
Processos Fermentativos:
Processo descontínuo ou por
batelada (lote): Acrescenta-se o
nutriente dentro do reator e
esteriliza ambos juntos por meio
de vapor de água. Após resfriar,
inocular o MO de interesse.
 dificultando o crescimento deste.
O processo descontínuo é
considerado bem caracterizado
com início e fim - rastreabilidade.
Processo contínuo: Esteriliza o
reator no início e em paralelo
esteriliza-se o meio de cultura
separadamente. Adiciona-se
meio estéril e retira-se caldo
fermentado, em um sistema
fechado de alimentação
contínua.
Vários lotes diferentes.
Desvantagens: Não tem
muita segurança para a
indústria farmacêutica por
ter risco de contaminação
microbiana e problemas de
homogeneidade.
Equipamento - Biorreator:
A principal função é fornecer um
ambiente controlado para o
crescimento de um MO.
Controle: Sistema fechado com a
presença de pontos de
amostragem para monitorar as
condições internas.
Processo: É importante avaliar a
temperatura, o pH, a pressão, a
espuma, a agitação e aeração
para garantir a eficiência.
Sistema de aeração:
Transferência de oxigênio para o
meio de fermentação, devendo
ser contínua, pois tem uma
limitação de solubilidade.
Superficial: Ar dissolvido.
Profundidade: Por meio de
borbulhamento usando
serpentinas perfuradas ou
por meio de sistema air-lift.
Sistema de agitação: Operação
de mistura que depende da
viscosidade e sensibilidade do
MO.