Desenvolvimento de sistemas microfluídicos para produção de lipase por Bacillus Subtilis imobilizado em micropartículas de alginato

Autor(es)

Aline Furtado Oliveira

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Química
• Data de defesa: 2018-05-03

Membros da banca

Lucimara Gaziola de la Torre; Rosiane Lopes da Cunha; Mariana Altenhofen da Silva; Juliana de Novais Schianti

• Orientador: Lucimara Gaziola de la Torre; Reinaldo Gaspar Bastos

Resumo

A imobilização de biocatalisadores é uma estratégia importante para aumentar a produtividade em bioprocessos. Entretanto, a dificuldade na obtenção de partículas homogêneas pelos métodos convencionais assim como as limitações difusionais impostas pelas matrizes poliméricas são questões que precisam ser contornadas nestes sistemas. A microfluídica é uma tecnologia que pode contribuir nesta área diante da produção de micropartículas monodispersas e a possibilidade de investigação de respostas celulares em microambientes. Assim, este projeto teve como objetivo empregar a microfluídica para encapsular e investigar o comportamento de Bacillus subtilis em micropartículas de alginato. E, como desafio, investigar a produção de lipase, uma enzima de interesse biotecnológico relevante, usando cultivo em batelada. Diante disso, estratégias envolvendo geometrias de microcanais, soluções para fase contínua e dispersa na geração de gotas bem como métodos de gelificação de alginato foram estudados para a imobilização celular. Nestes estudos, um processo eficiente de imobilização foi obtido com microfluídica em geometria de fluxo cruzado, utilizando óleo fluorocarbonado para gerar as gotas de alginato. A reticulação do alginato, para a formação das micropartículas, foi realizada pelo método de gelificação interna. Em etapa subsequente, um microbiorreator de perfusão foi desenvolvido, permitindo identificar que o ambiente das micropartículas foi favorável para o crescimento celular, sendo que a alta concentração celular pode ter sido resultado da proteção celular. E, com o intuito de comparar estas micropartículas com outras estratégias em escala laboratorial, um sistema microfluídico de gotas operando em modo duplo foi desenvolvido. Assim, foi avaliada a produtividade em lipase para as formas de cultivo por células livres, imobilizadas por método convencional e por microfluídica. O cultivo das bactérias com micropartículas apresentou maior concentração celular e por isso a produtividade de lipase por esse sistema foi de até 3 vezes maior do que nas condições de células livres e imobilizadas por método convencional de gotejamento. Portanto, a tecnologia microfluídica mostra-se eficiente para encapsular e investigar comportamento celular e ainda, as micropartículas produzidas por este sistema podem ser aplicadas a cultivos submersos, o que poderá contribuir para o aumento de produtividade em bioprocessos (AU)

• Processo FAPESP: 14/26814-7 - Encapsulação de células microbianas em sistema microfluídico visando o desenvolvimento de processos biotecnológicos
• Beneficiário: Aline Furtado Oliveira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado