Encapsulação de células microbianas em sistema microfluídico visando o desenvolvimento de processos biotecnológicos

Resumo

Métodos de imobilização de biocatalisadores têm sido importantes aliados na busca pelo aumento de produtividade em bioprocessos. Entretanto, as limitações difusionais impostas pela matriz polimérica e a heterogeneidade do tamanho de partículas continuam sendo dificuldades que precisam ser contornadas nestes sistemas. Nesse sentido, a microfluídica pode contribuir com técnicas promissoras para produção e investigação de micropartículas encapsuladoras de micro-organismos. A microfluídica de gotas gera micropartículas monodispersas, em que esta ferramenta pode melhorar as técnicas de encapsulação. Além disso, sistemas de microbiorreatores permitiriam avaliar a produtividade obtida pelo micro-organismo encapsulado em condições adequadas para o crescimento microbiano. Diante disso, este projeto visa o emprego da microfluídica como uma nova ferramenta para encapsulação de Bacillus subtilis e produção de lipase microbiana, uma enzima de relevante interesse biotecnológico. A primeira etapa deste projeto consistirá no desenvolvimento de um sistema microfluídico de gotas para encapsular células de Bacillus subtilis em matriz hidrogel de alginato, onde o processo de gelificação ocorrerá no interior dos microcanais e possibilitará estudar as condições ideais de concentração da matriz para manter a viabilidade celular, com obtenção de partículas de tamanho homogêneo. A etapa seguinte será desenvolver um microbiorreator para avaliar, em paralelo, a produtividade celular e os parâmetros cinéticos de lipase obtida por Bacillus subtilis previamente encapsuladas pela microfluídica e por bactérias livres. Na terceira etapa consistirá em amplificar a produção de micropartículas por sistema microfluídica de gotas a fim de investigar sua aplicação em processo industrial, analisando a produtividade e a resistência das micropartículas encapsuladoras de micro-organismos em cultivo submerso. Este projeto será desenvolvido pelo nosso grupo de pesquisa, que possui experiência em desenvolvimento de sistemas microfluídicos de gotas, sistema de geração de gradientes de concentração e aplicação de micro-organismos em microfluídica. Além disso, haverá colaboração de um grupo de pesquisa da Universidade Federal de São Carlos Campus Araras com experiência no desenvolvimento de processos fermentativos. Este projeto espera contribuir nas áreas de microfluídica e de processos fermentativos, especificamente para o desenvolvimento de novas técnicas de imobilização de biocatalisadores. (AU)