Concepción, diseño, implementación y operación de un biorreactor continuo para caracterización de parámetros dinámicos de sistemas elicitor-promotor-efector en biología sintética

Abstract

Cuando se habla de ciencia e ingeniería, los métodos y herramientas utilizados son bastante distintos entre ellos. Bajo esta diferencia aparece la biología sintética, disciplina que busca diseñar y modificar organismos vivos para producir nuevas funciones y/o mejorar las ya existentes. Para ello hace uso de herramientas básicas de la ingeniería, tales como los conceptos de modularidad, estandarización, abstracción, modelamiento y diseño. Para poder estandarizar las unidades básicas de esta disciplina, los biobricks, se pueden utilizar pruebas en matraces, pero no es usual hacerlo en biorreactores. La concepción, diseño implementación y operación de uno de estos equipos constituye el objetivo principal de este proyecto. Como parte de los resultados del mismo, se estimó que el mejor modo de operar para lograr estas mediciones se compone de una cascada de CSTRs, la que fue implementada en escala de laboratorio. Para las pruebas de medición se construyeron cinco plásmidos, de los cuales cuatro fueron elaborados con técnicas usadas en biología sintética. De estos últimos, se obtuvo dos vectores con alta producción basal en LB, otro que no sintetizó la proteína esperada y sólo el último presentó un comportamiento apropiado, vale decir, producción basal baja y un aumento significativo en presencia de inductor. Para analizar el comportamiento del reactor en operación, se realizó una experiencia de distribución de tiempos de residencia. Los resultados indicaron que la diferencia entre el biorreactor, compuesto por 7 minirreactores CSTR en serie, y el modelo matemático, fue aproximadamente un 1%. En las pruebas de operación del biorreactor con bacterias, se obtuvo que la cepa con el promotor que responde a arabinosa posee un crecimiento más alto que la cepa con promotor sensible a aTc. En cambio, en términos de producción de proteína, el promotor sensible a aTc posee una inducción más fuerte. Específicamente, usando un flujo de 0,794 [mL/min], este promotor mostró una mayor productividad de proteína por biomasa, lo que lo caracteriza como un promotor fuerte.