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¿Qué es la biofabricación y cómo cambiará el mundo?

mayo 13, 2021
Biomanufacturing ¿Qué es la biofabricación y cómo cambiará el mundo?

La biofabricación es un nuevo tipo de producción que utiliza sistemas biológicos para construir biomateriales comercialmente relevantes para agregar a la medicina, aplicaciones industriales y la industria de alimentos y bebidas. Los productos biofabricados se encuentran en fuentes naturales como cultivos de microbios, sangre o células vegetales y animales que se han cultivado artificialmente en equipos especializados. Las células utilizadas en la producción pueden haber ocurrido de forma natural o mediante técnicas avanzadas de ingeniería genética.

Productos biomanufacturados

La mayoría de los consumidores desconocen que en la actualidad existen miles de productos biotecnológicos disponibles en el mercado. Se clasifican por medicamentos, alimentos y bebidas y aplicaciones industriales. En el campo de la medicina, los aminoácidos, las vacunas, las citocinas, las proteínas de fusión, los factores de crecimiento, los productos biofarmacéuticos y los anticuerpos monoclonales utilizan productos biotecnológicos. Una vez más, los aminoácidos se fabrican biológicamente para la industria de alimentos y bebidas para mejorar la salud de los alimentos o bebidas. Otros productos biomanufacturados que se encuentran en esta categoría son las enzimas y los suplementos proteicos.

Finalmente, las aplicaciones industriales que requieren células o enzimas biofabricadas incluyen biocementación, detergentes, plásticos y biorremediación. La biocementación es una precipitación de carbonato de calcio inducida microbiológicamente que se usa comúnmente en el tratamiento del hormigón para prolongar la vida útil, como resultado del calcio agregado, así como en ladrillos y cargas para plásticos y tintas. La biorremediación es una técnica utilizada en la gestión de residuos que involucra organismos que neutralizan contaminantes y otros contaminantes. Los organismos descomponen las sustancias peligrosas en materiales mucho menos tóxicos (o no tóxicos).

Métodos de biofabricación

Si bien existen muchos métodos de biofabricación de células útiles, los siguientes son los más populares:

Fraccionamiento del plasma sanguíneo

El fraccionamiento del plasma sanguíneo es el proceso de separar los componentes del plasma sanguíneo, que es la porción líquida de la sangre. Contiene numerosas proteínas como inmunoglobulinas y albúmina, así como proteínas de coagulación como el fibrinógeno. Estos se utilizan con mayor frecuencia en medicamentos para mejorar el sistema inmunológico.

Cultivo de células

El cultivo celular es el proceso por el cual las células crecen en un ambiente artificial bajo condiciones controladas. Como se mencionó anteriormente, las células animales y vegetales se replican y se cultivan usando este método en una placa de cultivo. Esto es beneficioso para medicamentos, suplementos y enzimas.

Cromatografía de columna

El cromatógrafo de columna es el método utilizado para purificar compuestos químicos a partir de mezclas. Este proceso se usa típicamente para productos farmacéuticos y medicinas y ofrece los beneficios de un costo relativamente bajo y fácilmente desechable.

Fermentación

La fermentación es el proceso conocido para producir alcohol. Si bien este es un gran proceso para un sábado por la noche, también tiene propósitos funcionales. La fermentación es un proceso metabólico que convierte el azúcar en gases, ácidos y alcohol. Esto es muy importante para la industria de alimentos y bebidas, así como para aplicaciones industriales.

Homogeneización

La homogeneización es el proceso mediante el cual una muestra biológica llega a un punto en el que todas las fracciones tienen la misma composición. Esto es útil en aplicaciones médicas y industriales para crear un equilibrio entre las construcciones celulares.

Ultrafiltración

El proceso de ultrafiltración implica la separación de sólidos y solutos con altos pesos moleculares que deben ser retenidos del proceso. Los pesos moleculares bajos atraviesan la membrana semipermeable. El proceso se utiliza en agua potable, tratamiento de aguas residuales y otros requisitos para procesos de reciclaje.

Tipos de equipo

El tipo de equipo y los requisitos de las instalaciones de fabricación vienen dictados por los productos que se fabrican. La mayoría de los equipos de proceso están construidos con plástico o acero inoxidable porque sus construcciones químicas no interfieren con el proceso. Además, el acero inoxidable es fácil de limpiar y se puede reutilizar para otras funciones. Desafortunadamente, algunos equipos de plástico deben desecharse después de un solo uso.

Los productos fabricados para alimentos y bebidas o para uso médico deben producirse en una instalación que haya sido diseñada dentro de los límites de las regulaciones de Buenas Prácticas de Fabricación (GMP). En muchos casos, se requieren salas blancas para controlar las partículas y los microorganismos. Además, se requiere equipo de procesamiento aséptico y esterilización para cualquier molécula que formará parte de un producto inyectable.

Empresas liderando el camino

Las cinco principales empresas de biotecnología del mundo incluyen:

Uno: Novo Nordisk

Una empresa con sede en Dinamarca con unos ingresos de más de 85.000 millones de dólares. La empresa cuenta con instalaciones de producción en ocho países y oficinas en más de 75 países.

Dos: Amgen

Amgen, con sede en Thousand Oaks, California, es la empresa de biotecnología independiente más grande del mundo.

Tres: Ciencias de Galaad

Establecida en Foster City, California, Gilead Sciences es una empresa innovadora que desarrolla y comercializa medicamentos terapéuticos y antivirales.

Cuatro: Celgene

Celgene, con sede en Summit, Nueva Jersey, fabrica terapias con medicamentos para enfermedades inflamatorias y cáncer.

Cinco: Biogen Inc.

Ubicada en Cambridge, Massachusetts, Biogen Inc. es una compañía de biotecnología global que se especializa en tratamientos para enfermedades neurodegenerativas, autoinmunes y hematológicas para pacientes de todo el mundo.

Nuevos productos asombrosos

Los siguientes son los productos más nuevos de la biofabricación:

Stent cardíaco absorbible

El stent cardíaco absorbible, creado por Abbott Laboratories en Illinois, ha desarrollado una versión bioabsorbible del stent cardíaco tradicionalmente metálico. Un stent abre las arterias que se han bloqueado debido a una enfermedad de las arterias coronarias. Los stents generalmente liberan medicamento en la arteria que elimina el estrechamiento. Una versión bioabsorbible hace el trabajo y luego comienza a disolverse después de seis meses. En dos años, ha desaparecido del cuerpo dejando una arteria sana.

Regenerador de nervios

Cuando las fibras nerviosas no pueden crecer a lo largo de la médula espinal lesionada debido al tejido cicatricial, un líquido de nanogel inyectado puede crear andamios microscópicos en las nanofibras. Los péptidos de las fibras instruyen a las células madre para que produzcan nuevas células, fomentando así el desarrollo nervioso. El andamio soporta el crecimiento de axones a lo largo de toda la médula espinal. Esta tecnología fue desarrollada por la Universidad Northwestern en Illinois.

Píldora inteligente

Desarrollada por Proteus Biomedical, la píldora inteligente consta de sensores que rastrean el uso de medicamentos al registrar el momento preciso en que se ingieren. La píldora cuenta con microchips del tamaño de un grano de arena que emiten corrientes de alta frecuencia. En la piel, hay receptores tipo curita que registran los datos, así como la respiración y monitorean la frecuencia cardíaca. Esta información se transmite de forma inalámbrica a una computadora para su análisis. Los expertos coinciden en que para mejorar continuamente los productos farmacéuticos, la tecnología digital incorporada debe utilizarse dentro del cuerpo y conectarse en red a receptores y computadoras fuera del cuerpo para una evaluación exhaustiva.