Nota Applicativa Glossario N.02 – Glossario Biotecnologie

A

Aerobi – Microrganismi che svolgono i loro processi vitali (metabolismo) in presenza di ossigeno.

Agitazione – Processo fondamentale atto a soddisfare differenti esigenze quali: (a) la dispersione di aria nel brodo di fermentazione con lo scopo di mantenere costante la concentrazione di ossigeno richiesto dal microrganismo in crescita; (b) la omogeneizzazione del brodo di fermentazione al fine di equilibrare la temperatura e la concentrazione dei nutriliti solidi; (c) la sospensione dei microrganismi; (d) la dispersione dei liquidi non miscibili quali oli ed altri.

Anaerobi – Microrganismi che sono in grado di moltiplicarsi in assenza di ossigeno in quanto lo sostituiscono con nitrati, solfati, ioni ferrici o altri composti chimici.

 

B

Biomassa – Massa di microrganismi ottenuti dalla loro moltiplicazione in condizioni controllate.

 

C

Cellule adese a superfici – Anchorage-Dependent (ADP) Cells. Sono cellule che si moltiplicano, sopravvivono, e mantengono le loro funzioni vitali nel migliore modo quando sono attaccate ad una superficie inerte come vetro o plastica.

La maggior parte delle cellule primarie e dei ceppi cellulari sono ADP.

Cellule in sospensione – Sono cellule che si moltiplicano sospese liberamente in un terreno liquido.

Cellule ricombinanti – Sono linee cellulari prodotte mediante clonaggio di un gene desiderato che è stato inserito in una cellula ospite. Il DNA e la cellula ospite possono essere di differenti specie.

Cellule da ibridoma – Sono linee cellulari ottenute per fusione di un linfocita produttore di un anticorpo di interesse e una cellula tumorale (in genere mieloma). Il prodotto della fusione, ibridoma, è in grado di crescere indefinitamente in coltura e possiede l’informazione genetica per produrre l’anticorpo caratteristico del linfocita parentale.

 

F

Fase stazionaria – Nel momento in cui il substrato è metabolizzato o si sono formate sostanze tossiche, la moltiplicazione rallenta o si arresta completamente. La biomassa aumenta solo gradualmente o rimane costante, mentre la composizione delle cellule può variare. I metaboliti che si formano in questa fase sono spesso di notevole interesse biotecnologico.

Fermentazione – Processo che descrive la produzione di uno o più prodotti mediante l’impiego di grosse masse di microrganismi, a condizioni controllate e ripetibili.

Fermentazione a “batch” – Si può considerare un sistema chiuso dove a tempo t = 0 si inoculano in una soluzione nutriente sterile dei microrganismi, facendo seguire la incubazione. Nel corso della fermentazione si aggiungono solo ossigeno (se si tratta di microrganismi aerobi), un agente antischiuma, acidi o basi per controllare il pH. La composizione del terreno di coltura, la concentrazione della biomassa e la concentrazione dei metaboliti in genere sono in continua variazione quale risultato del metabolismo delle cellule.

Fermentazione “fed-batch” – Tipo di fermentazione dove parte dei nutriliti sono aggiunti sterilmente durante il processo.

Fermentazione “in continuo” (perfusione) – I nutritili sono aggiunti in continuo sterilmente nel bioreattore e simultaneamente un quantitativo equivalente di brodocoltura, contenente il principio attivo desiderato, è prelevato dal bioreattore. In un chemostato la velocità di flusso è regolata su un particolare valore e la velocità di crescita della coltura si autoregola su questa velocità di flusso. In un turbistato si è in presenza di un sensore ottico che misura l’assorbanza della coltura (densità) indice della crescita cellulare. La velocità di flusso è qui regolata dal segnale elettrico proveniente dal sensore, per cui la velocità di crescita si adegua a questa velocità di flusso.

 

M

Microcarriers – Piccole sfere di dimensioni di circa 150 micron che forniscono una superficie di adesione per le cellule ADP

 

N

Nutrienti – Tutti i microrganismi per la loro attività necessitano di diverse sostanze nutrienti: aminoacidi, carboidrati, elementi chimici ed ioni inorganici, fonti di azoto, lipidi, purine e pirimidine, vitamine e fattori di crescita.

 

P

Peso secco della massa cellulare – Quantitativo ponderale della massa cellulare essiccata durante od al termine del processo di fermentazione.

 

S

Scambio gassoso – E’ uno dei fattori più critici nella attività di un fermentatore. L’ossigeno è il substrato gassoso più importante per il metabolismo microbico; l’anidride carbonica è il prodotto gassoso metabolico più importante.

Sterilizzazione – Virtualmente, in tutti i processi fermentativi è fondamentale non avere contaminazione delle colture dalla fase iniziale a quella finale. La sterilizzazione di un fermentatore si ottiene tradizionalmente con immissione di vapore alla temperatura di 120 °C per 20- 30 minuti.

 

T

Temperatura di incubazione – Un abbassamento della temperatura di incubazione rispetto ai valori ottimali determina una riduzione dell’attività metabolica. Un aumento della temperatura di incubazione può provocare una riduzione sia della concentrazione della biomassa che della vitalità delle cellule a causa della diminuzione della attività enzimatica.

Per ottenere la massima resa, il fermentatore deve essere mantenuto a temperatura costante. Per effetto del metabolismo, la produzione di calore è una conseguenza della termodinamica di tutta l’attività microbica. In genere, il quantitativo di calore prodotto è così alto che, se non venisse rimosso, determinerebbe l’innalzamento della temperatura della biomassa raggiungendo livelli al di fuori delle condizioni ottimali richieste.

 

V

Vaccini umani ed animali – I vaccini sono prodotti tradizionalmente da cellule ADP e richiedono microcarriers ed una infezione virale. Altri vaccini sono di origine ricombinante come le proteine; altri da DNA.

Viscosità – L’abilità di un materiale a resistere alla deformazione. E’ una proprietà importante che influenza il movimento dei liquidi all’interno del bioreattore. Ne sono coinvolti il pompaggio, il mescolamento, il trasferimento del calore e della massa e l’areazione.