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Inteligência computacional aplicada a monitoração e controle de biorreatores durante o cultivo de microrganismos selvagens e recombinantes para produção de Penicilina G Acilase

Processo: 05/02044-9
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de novembro de 2005 - 31 de maio de 2009
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
Pesquisador responsável:Roberto de Campos Giordano
Beneficiário:Roberto de Campos Giordano
Instituição-sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
Assunto(s):Bioprocessos  Inteligência artificial  Redes neurais  Reatores biológicos  Enzimas  Penicilina G 

Resumo

Este projeto enfoca a aplicação de modernas técnicas de inteligência computacional visando ao monitoramento em tempo real, inferência de estado e controle de biorreatores do tipo tanque agitado e aerado. Em seu bojo, serão desenvolvidas e implementadas ferramentas computacionais necessárias para otimizar a produção da enzima penicilina G acilase (PGA) por diferentes microrganismos, selvagens e recombinante, provendo-se assim informações essenciais para o escalonamento do processo até o nível industrial. O grupo de pesquisa do proponente vem há anos desenvolvendo e aplicando técnicas voltadas à automação de biorreatores, linha de pesquisa interdisciplinar que conta com a estreita colaboração de laboratórios do grupo de Engenharia Bioquímica do Departamento de Engenharia Química, de Bioquímica e Biologia Molecular do Departamento de Ciências Fisiológicas, e de Inteligência Artificial e Automação do Departamento de Computação, todos da UFSCar. Com este projeto, pretende-se dar continuidade a essas atividades, enfocando uma enzima de grande interesse para a indústria farmacêutica, a penicilina G Acilase (PGA). Esta enzima é extensamente utilizada na indústria para a hidrólise de penicilinas microbianas. Este projeto, assim, se desdobra em duas vertentes: de um lado, pretende-se utilizar a produção de PGA como estudo-de-caso para aplicação de diferentes técnicas de inteligência computacional, sempre utilizando dados experimentais reais, obtidos em fermentadores automatizados em escala de bancada (5 L). De outra parte, as informações obtidas sobre o perfil metabólico dos microrganismos estudados irão subsidiar a otimização do processo de produção, integrado às etapas posteriores de separação e purificação. Ambas vertentes irão permitir avançar o estado-da-arte, tendo com conseqüência tanto a publicação de trabalhos em revistas de impacto e em congressos da área, como a possível apresentação de pedidos de registro ou patente, prevendo futura aplicação em escala industrial.Dispondo-se do suporte necessário para aquisição de dados, monitoramento em tempo real e controle dos biorreatores onde se produz a PGA, serão estudadas e comparadas diferentes técnicas computacionais para sistemas não-lineares, enfocando o tratamento de sinais, inferência de estado, identificação de falhas e otimização do cultivo. Assim, além de se avançar no domínio tecnológico da produção de importante biocatalisador da indústria farmacêutica, consolidar-se-á um grupo de excelência no emprego de técnicas de inteligência computacional em biorretores, área que vem apresentando explosivo crescimento em nível mundial. (AU)