Melissa Fernandes | C14

Parque Científico de Madrid

Madrid | Espanha

Um dos serviços prestados pelo Parque Científico de Madrid é o design de biocatalisadores e a imobilização de células e enzimas.

A imobilização de células surgiu como alternativa à imobilização de enzimas, pois não requer etapas de extracção, isolamento e purificação. A imobilização de células inteiras é útil, também, em casos em que seja necessário um cofactor ou a proteína de interesse seja intracelular. Desde então, o processo de imobilização tem conseguido vários avanços, principalmente na área da biotecnologia, permitindo a obtenção de metabolitos microbianos de maneira mais eficiente.

As técnicas de imobilização podem ser divididas em quatro categorias diferentes, com base no mecanismo físico utilizado:

- Adsorção na superfície porosa sólida;

- Engaiolamento em matriz porosa;

- Floculação celular;

- Barreiras de contenção mecânica.

A imobilização de células num suporte poroso sólido é feita por absorção física devido a forças electrostáticas e de ligação covalente entre a membrana celular e de apoio. É uma técnica muito conhecida devido à simplicidade do método, baixo custo e diversidade de suportes. Materiais de celulose (DEAE-celulose, madeira, serragem), inorgânicos (vidro poroso, cerâmica activada) ou carvão activado podem ser utilizados como transportadores sólidos. Um dos problemas está relacionado com a formação e acumulação de biofilme sobre a superfície, o que dificulta a absorção de nutrientes resultante das condições não homogéneas do crescimento celular.

A imobilização por engaiolamento baseia-se na inclusão de células numa rede rígida que permite a transferência de difusão de nutrientes e metabolitos e impede a célula de fluxo livre. Exemplos característicos desta técnica são o aprisionamento em gel de polissacarídeos (alginato, ágar) ou em matrizes poliméricas (gelatina, colagénio). Crescimento celular na matriz porosa depende das limitações difusionais impostas pela porosidade do material e a subsequente acumulação de biomassa. Uma desvantagem é que as células na superfície externa do suporte podem ser libertadas e, assim, gerar um sistema composto por células imobilizadas e células livres.

A floculação celular é descrita como formação de agregados celulares em suspensão, seguida de uma rápida sedimentação natural, ou na presença de agentes floculantes. A floculação pode ser considerada como uma das técnicas mais promissoras de imobilização a serem utilizadas em larga escala, devido ao grande potencial de formar agregados foi observada em plantas, fungos e bolores. No entanto, eles podem ser usados agentes de floculação em colónias de células que naturalmente não floculam.

A retenção mecânica por uma barreira pode ser realizada utilizando filtros de membrana microporosa, prendendo células em microcápsulas, ou por imobilização celular na área de interacção de dois líquidos imiscíveis. É eficaz quando se quer o produto final livre de resíduos celulares uma baixa transferência de compostos. A principal desvantagem é a possível obstrução produzida pelo crescimento de células.

Vários processos biotecnológicos são favorecidos pelo uso de técnicas de imobilização de células. A utilização desta técnica apresenta várias vantagens em relação ao uso de células livres:

- Manutenção da estabilidade do biocatalisador;

- Manutenção da actividade do biocatalisador durante mais tempo, pois a imobilização pode actuar como agente protector;

- Maior densidade de catalisador por unidade de biorreactor, o que leva a uma melhor produtividade;

- Aumentar a acessibilidade do substracto;

- Viabilidade da implementação de um processo contínuo;

- Maior tolerância a altas concentrações de substracto e à redução do efeito inibitório do produto;