Optimización de procesos industriales para la lisis bacteriana durante la bioproducción de Recombinámeros de tipo elastina (ELRs) empleados en aplicaciones biomédicas

Abstract

En el presente trabajo de fin de grado, se ha llevado a cabo el proceso biotecnológico de producción de polímeros recombinantes tipo elastina (ELRs) en el laboratorio, con el objetivo de proponer alternativas a una de las etapas que presenta mayores dificultades en cuanto a costes y tiempo: la ruptura celular; además de proponer medidas correctoras y realizar un análisis simplificado desde los puntos de vista de rentabilidad económica y medioambiental. Se buscaron alternativas distintas a la sonicación y la disrupción para la etapa de lisis bacteriana. El método propuesto consistía en la sucesión de ciclos de congelación-descongelación (freeze & thaw), modificando distintas variables como la cantidad de agua MQ en la que se suspendían las bacterias, el tiempo de reposo en la misma o si se sometía a un proceso previo de calentamiento a 80ºC. Con esto, se quería comprobar si se requería menos tiempo de operación; menos materias primas, al no requerir elaboración de disoluciones adicionales; y menos costes, ahorrando en mantenimiento y limpieza exhaustiva de un equipo más caro. En estos procesos se emplearon diferentes polímeros producidos en el grupo de investigación BIOFORGE, como el VKV4x24, el HRGD6, y principalmente, el OE50I60, entre otros. Empleando técnicas de caracterización como la SDS-PAGE, se concluyó que el método freeze & thaw a escala de laboratorio requería mayor tiempo para lograr la ruptura celular completa, además de obtenerse una menor cantidad de polímero tras la purificación, en comparación con la operación realizada con el disruptor.

In this project, biotechnological production process of elastin-like recombinant polymers (ELRs) has been carried out in laboratory, with the aim of proposing alternatives to one of the most difficult stages in terms of cost and time: cell disruption, in addition to proposing corrective measures and carrying out a simplified analysis from an economic and environmental point of view. Alternatives to sonication and disruption were sought for the bacterial lysis step. The proposed method consisted of a freeze-thaw cycles succession, modifying different variables such as the amount of MQ water in which bacteria were suspended, the resting time in the water or whether they were subjected to a previous heating process at 80ºC. With this, the aim was to check whether less operation time was required; less raw materials, as no buffers were also required; and less costs, saving on maintenance and exhaustive cleaning of more expensive equipment. In these processes, different polymers produced in BIOFORGE research group were used, such as VKV4x24, HRGD6, and mainly OE50I60, among others. Using characterisation techniques such as SDS-PAGE, it was concluded that freeze & thaw method at laboratory scale required more time to achieve complete cell disruption, in addition to obtaining a smaller amount of polymer after purification, compared to the operation carried out with disruptor.