Para que serve um biorreator? Como usar na prática

Afinal, para que serve um biorreator? Um biorreator é um equipamento utilizado para criar condições ideais para o crescimento de microrganismos, células animais, vegetais ou enzimas em processos biotecnológicos.

Basicamente, ele serve para controlar de forma exata variáveis como temperatura, pH, oxigênio dissolvido, agitação e nutrientes, permitindo que reações biológicas ocorram de modo seguro e com 100% de repetibilidade.

A principal função do biorreator é viabilizar a produção em larga escala de substâncias de interesse, como medicamentos (vacinas, insulina, hormônios), bioinsumos (nematicidas, inseticidas, fungicidas, promotores de crescimento) e enzimas industriais, além de muitos outros bioprodutos.

Seu uso tornou-se necessário em setores como a indústria farmacêutica, agrícola, alimentícia, energética e ambiental, promovendo processos sustentáveis e de maior rendimento.

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Cultivo de microrganismos

Uma das funções primordiais do biorreator é o cultivo de microrganismos como bactérias, leveduras e fungos, em ambientes controlados. Esse processo permite a multiplicação acelerada e segura desses organismos, para diversas aplicações industriais e científicas.

O biorreator mantém as condições de temperatura, pH, oxigênio e nutrientes, garantindo o crescimento das cepas utilizadas. Esses microrganismos servem como matéria-prima para a produção de enzimas, aminoácidos, antibióticos, ácidos orgânicos e outros compostos de valor comercial.

Produção de biofármacos

Os biorreatores são utilizados na produção de biofármacos, que são medicamentos obtidos a partir de organismos vivos ou de seus sistemas celulares.

Produtos como insulina, hormônio do crescimento humano e anticorpos monoclonais são gerados em processos que exigem controle rigoroso.

O ambiente estéril e monitorado do biorreator permite a fabricação desses medicamentos com alta pureza para atender aos padrões da indústria farmacêutica e às exigências das agências reguladoras.

Produção de vacinas

Um um dos motivos do para que serve biorreator. A produção de vacinas é uma aplicação de altíssima relevância dos biorreatores, principalmente quando se fala em larga escala. O cultivo de vírus atenuados, inativados ou recombinantes exige ambientes altamente controlados para a segurança dos imunizantes.

Os biorreatores permitem a replicação de vírus ou a produção de proteínas recombinantes em células hospedeiras específicas, como células Vero ou CHO.

Com isso, é possível atender à alta demanda da indústria farmacêutica em campanhas de imunização em massa.

Cultivo de células animais e vegetais

Além de microrganismos, os biorreatores também são utilizados para o cultivo de células animais e vegetais, principalmente em processos que requerem produtos complexos.

Células animais servem para a produção de terapias avançadas, proteínas recombinantes, vacinas e testes de toxicidade. Enquanto isso, células vegetais são cultivadas para a produção de metabólitos secundários, como alcaloides, flavonoides e outros compostos bioativos.

O uso de biorreatores permite manter a viabilidade e estabilidade dessas células durante longos períodos, viabilizando a produção em escala.

Produção de enzimas industriais

Os biorreatores são também utilizados na produção de enzimas industriais, substâncias que catalisam reações químicas específicas e são aplicadas em diversos setores.

Microrganismos como bactérias e fungos são cultivados em ambientes controlados para gerar enzimas como amilases, proteases, lipases e celulases. Essas enzimas são usadas em indústrias como alimentícia, têxtil, farmacêutica, de limpeza e papel e celulose.

Produção de Bioinsumos

Os biorreatores atuam na produção de bioinsumos, pois permitem multiplicar microrganismos benéficos em grande escala com qualidade e viabilidade elevadas. Dentro desses equipamentos, bactérias e fungos são cultivados de forma controlada até atingirem concentrações ideais para aplicação agrícola, garantindo que cada lote seja padronizado e seguro.

Por meio dos biorreatores, é possível produzir inoculantes que favorecem a fixação biológica de nitrogênio, biofertilizantes que melhoram a nutrição das plantas e agentes biológicos que controlam pragas e doenças.

Dessa forma, viabilizam a oferta de insumos mais sustentáveis e eficientes, que contribuem diretamente para o aumento da produtividade no campo e a redução do uso de químicos tradicionais. É para isso que para que serve biorreator.

Crescimento de algas para suplementos

O crescimento de algas para suplementos nutricionais é uma função cada vez mais interessante dos biorreatores, principalmente com o aumento da demanda por fontes sustentáveis de proteínas, antioxidantes e ácidos graxos.

Algas como Spirulina e Chlorella são cultivadas em biorreatores fotossintéticos, que fornecem luz, CO₂ e nutrientes de forma controlada.

Esses organismos são ricos em nutrientes e usados na produção de cápsulas, pós e ingredientes para alimentos funcionais. O cultivo em biorreatores permite alta densidade celular, livre de contaminantes, com qualidade padronizada e rastreabilidade.

Produção de ácidos orgânicos

Os biorreatores são utilizados na produção de ácidos orgânicos, como ácido cítrico, ácido lático, ácido acético e ácido succínico. Esses compostos são importantes matérias-primas para indústrias alimentícia, farmacêutica, cosmética e química.

O cultivo de microrganismos específicos em biorreatores permite a fermentação controlada de substratos como açúcares ou amidos, resultando em ácidos de alta pureza e rendimento.

Além disso, o processo é mais sustentável em comparação com rotas químicas convencionais, pois utiliza fontes renováveis e gera menos resíduos tóxicos.

Desenvolvimento de processos biotecnológicos

No campo de Pesquisa e Desenvolvimento, os biorreatores são necessários para o desenvolvimento de processos biotecnológicos. Eles permitem testar e validar novas aplicações com microrganismos, enzimas ou células, otimizando variáveis como tempo de cultivo, composição do meio, temperatura e oxigenação.

Durante a fase de pesquisa e desenvolvimento, os biorreatores de bancada são usados para simular o ambiente industrial em pequena escala, trazendo previsibilidade.

Dessa forma, contribui diretamente para a criação de produtos e para a melhoria de processos já existentes.

Ensino e pesquisa acadêmica

O uso de biorreatores no ensino e pesquisa acadêmica é interessante para a formação de profissionais na área de biotecnologia, engenharia bioquímica e ciências biológicas.

Em universidades, institutos de pesquisa e centros tecnológicos, os biorreatores são utilizados em experimentos que envolvem fermentação, cultivo celular, produção de biofármacos e análise de processos industriais.

Eles permitem que os estudantes compreendam na prática os conceitos de cinética de crescimento, balanço de massa e controle de processos, preparando-os para atuar em setores produtivos com maior qualificação técnica.

Escalonamento de processos industriais

Outro uso dos biorreatores é o escalonamento de processos industriais, ou seja, a transição do processo de laboratório para produção em larga escala.

Após validar um processo em pequena escala, é necessário testá-lo em biorreatores de volumes maiores (piloto) antes de chegar ao modelo industrial definitivo.

Essa etapa assegura que o comportamento das células e a produtividade sejam mantidos ou otimizados, evitando perdas e falhas no ambiente produtivo. O escalonamento bem-sucedido assegura viabilidade econômica e segurança operacional na indústria biotecnológica.

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