Desarrollo de prototipo funcional de un biorreactor para la automatización de cultivo de Escherichia coli recombinante para la producción de Taq polimerasa

Este proyecto de grado presenta el desarrollo de un prototipo funcional de biorreactor para automatizar el cultivo de Escherichia coli recombinante para la producción de Taq polimerasa en el Laboratorio de Virología de la Universidad El Bosque. Lo anterior por medio del control de temperatura, agitación e inducción de IPTG y el monitoreo de pH, temperatura y densidad óptica. Que son variables de importancia para el crecimiento de la bacteria. Para lograrlo, se siguió la metodología CDIO para el desarrollo ingenieril del prototipo, empezando por la conceptualización de las variables importantes para el crecimiento bacteriano, mediante búsqueda bibliográfica y el desarrollo del procedimiento con el método tradicional a escala de matraz y agitación en shaker. Asimismo, se realizó el diseño del biorreactor teniendo en cuenta las condiciones previamente establecidas y un proceso de selección de componentes que se adaptaran a los requerimientos del Laboratorio. Teniendo en cuenta lo anterior, se realizó la prueba y calibración de los componentes de forma unitaria con respecto a los dispositivos de marca comercial disponibles en los Laboratorios de la Universidad El Bosque. Una vez se tenía certeza de su funcionamiento, se realizaron pruebas por subsistemas y sistemas que permitieron la integración del prototipo. Este se alimenta a 110 V de corriente alterna y tiene un consumo máximo de 5 A para energizar todos los sensores y actuadores propuestos. Se construyó un prototipo de biorreactor de 23 x 17,3 cm con un volumen efectivo de trabajo de 500 mL que permite sensar y controlar la temperatura asegurando que el cultivo se encuentre en todo momento a 37°C ± 1°C. Cuenta también con un sistema de agitación constante de 180 rpm que permite la distribución homogénea de nutrientes y oxígeno en el cultivo. Asimismo, dispone de un sensor de densidad óptica, a través del cual se monitorea el crecimiento y controla la adición del IPTG para la inducción de la proteína. Además cuenta con un sensor de pH, que permite al investigador monitorear cambios durante el cultivo. Finalmente, se desarrollaron 2 ensayos de cultivo de Escherichia coli recombinante en los que se realizó la comparación de los resultados obtenidos realizando el cultivo en el prototipo de biorreactor y el método tradicional. A partir de ello, se realizó la lisis celular obteniendo los extractos de Taq polimerasa que fueron evaluados mediante SDS-PAGE en la que se obtuvo una banda de 94 kDa correspondiente al peso molecular de la Taq polimerasa indicando así su presencia en los extractos obtenidos. Además se realizó una prueba de actividad enzimática en la que a través de una PCR se amplificó una plantilla de Adenovirus obteniendo un resultado positivo, comprobando así la funcionalidad del producto obtenido. Finalmente, por medio de la técnica de Ácido bicinconínico se determinó la concentración proteica de los extractos obtenidos. De este modo, se contó con una concentración promedio de 0,979 mg/mL en los ensayos realizados en el biorreactor y una concentración de 1,028 mg/mL para los extractos obtenidos por el método convencional. Lo anterior se traduce en un total de aproximadamente 98 mg de extracto de Taq polimerasa a partir de los ensayos realizados en el prototipo funcional.

• Autores: Diaz Casas, Valentina; Rodriguez Duarte, Salomon
• Tipo de recurso: https://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
• Fecha de publicación: 2025
• Institución: Universidad El Bosque
• Repositorio: Repositorio U. El Bosque
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repositorio.unbosque.edu.co:20.500.12495/14559
• Acceso en línea: https://hdl.handle.net/20.500.12495/14559; https://repositorio.unbosque.edu.co
• Palabra clave: Biorreactor; Cultivo bacteriano; Escherichia Coli; Proteína recombinante; Taq polimerasa; 610.28; Bioreactor; Bacterial culture; Escherichia Coli; Recombinant protein; Taq polymerase
• License: Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International