INTRODUCCION A LA BIOTECNOLOGIA INGENIERÍA DE BIOPROCESOS OPERTUNIDADES DE NEGOCIOS

MARKET PULL MANUEL YOUNG

OCTUBRE, 2014

EL MERCADO LO DEFINE LA DEMANDA Y LA OFERTA QUE HAY QUE MEJORAR ¿PARA QUÉ? HACER POSIBLE LA SATISFACCION DE LA DEMANDA (ECONOMICA O SOCIAL) CON B IOTECNICAS . DISPONIBILIDAD (Diseños dominantes) TAMAÑO (Donde? Local, Mundial) COSTO

SITUACION EN CHILE De que son capaces las soluciones biotecnológicas para impactar en. MINERIA INDUSTRIA (celulosa)

AGRICULTURA (frutícola, viñas, carnes) PESCA MEDIO AMBIENTE

LIXIVIACION BACTERIANA La biolixiviación de sulfuros como proceso biohidrometalúrgico involucra un conjunto de reacciones químicas, metabólicas, enzimáticas y no enzimáticas, en el cuál el mineral insoluble es oxidado y otros metales de interés son liberados en solución. La técnica de oxidación bacteriana se fundamenta en la acción efectiva de la bacteria Thiobacillus Ferrooxidans para oxidar especies reducidas de azufre a sulfato, y para oxidar el ión ferroso a ión férrico.

1. Pirita FeS2 + ½ O2 + H2O == FeSO4 + H2SO4 2. 2FeSO4 + ½ O2 + H2SO4 == Fe2(SO4)3 + H2O 3. Calcopirita CuFeS2 + 2Fe2(SO4)3 == CuSO4 +5FeSO4 + 2S 4. Calcocita Cu2S + 2Fe2(SO4)3 == 2CuSO4 + 4FeSO4 + S

VACUNAS Son sustancias (antígenos) que generan la producción de anticuerpos y por lo tanto una respuesta del sistema inmunológico contra microorganismos patógenos. •Las vacunas vivas atenuadas, que se componen de microorganismos vivos, aunque atenuados. Es el caso, por ejemplo, de la vacuna contra la poliomielitis que se administra por vía oral, así como la del sarampión, la rubéola, la parotiditis o la fiebre amarilla.

•Las vacunas inactivadas, elaboradas con microorganismos que se han inactivado, como ocurre con la vacuna contra la gripe •Por último, las vacunas denominadas “recombinantes”, que son fruto de las nuevas tecnologías surgidas gracias a la ingeniería genética. Entre ellas se encuentra la vacuna contra la hepatitis B.

VACUNAS PARA SALMONES El Servicio Agrícola y Ganadero (SAG) autorizó en agosto, 2013 la comercialización de la vacuna de Recalcine, una empresa chilena que ya en octubre de 2008 hizo la primera prueba de seguridad de este remedio, elaborado a partir de la cepa local del ISA. La principal característica de esta vacuna consiste en que incorpora cuatro antígenos, por lo que con un sólo pinchazo protege a los peces contra el IPN, el SRS, el vidrio y el ISA, las cuatro enfermedades principales que afectan al salmón en el mar. El virus ISA, que lleva asociada una alta mortalidad, se encuentra en Chile desde julio de 2007 y ha afectado en especial a las regiones de Los Lagos y Aisén.

MECANISMO DE DEFENSA DE LAS PLANTAS

AMBIENTAL DETERMINACION RAPIDA DE DBO5

EQUIPO ENCAPSULADOR Alginato de Sodio + Bacterias

Cloruro de Calcio

Bacterias Encapsuladas

Alginato de sodio 1% en CaCl2 0.05M

Tinción para las bacterias 10 uL Yodato de propidio

Respirómetro de cápsulas

sensor

Respirometría: Esquema Gráfico Muestra (pulso)

Líquido dilución MO Encapsulado

Burbujas aire Sensor O2

Respirometría Experimental

KLa(CSAT O2L  CO2L )VL  XMC rO2  VL KLa(CSAT O2L  C O2L )VL  VL YGLU/O2 

C O2 t

CO2 t

rS 1 mol Glucose 1 mol Glucose  17.8 (mg/mg)   18 rO2 1/3 mol O 2 6 mol O 2

Experimento con Carga Orgánica 20 g de cápsula •2 mm de diámetro •Biomasa 0,5 g/L 40 ml de líquido Patrón de Glucosa/Ac. Glutámico Temperatura 22ºC (+1)

Correlación: DBO/Área

SITUACION EN EL MUNDO ENERGIA SALUD

MEDIO AMBIENTE

SALUD. LIFE SCIENCES CANCER • TERAPIAS •DIAGNOSTICO PRECOZ ENFEMEDADES DE ORIGEN GENÉTICO •TERAPIA GÉNICA •DIAGNOSTICO PRECOZ MEDICINA REGENERATIVA •INGENIERÍA DE TEJIDOS

VACUNAS CONTRA EL CANCER Fundamento. Tratar de que el sistema inmune ataque los tumores sin afectar las células sanas. La Food and Drug Administration (FDA) ha aprobado dos tipos de vacunas para prevenir el cáncer: las vacunas contra el virus de la hepatitis B, que puede causar cáncer de hígado, y las vacunas contra los tipos de virus del papiloma humano 16 y 18, que son responsables de aproximadamente el 70 por ciento de los casos de cáncer de cuello uterino. (Gardasil, Cervarix)

ENERGIA DEGRADAR LA BIOMASA (MICROORGANISMOS Y ENZIMAS (Generar moléculas fermentables)

GENERAR BIOCOMBUSTIBLES: (Etanol, H2, Biodiesel) CELDAS GENERADORAS DE ENERGÍA (BIOFUEL CELLS)

BIOSIESEL El biodiesel es un producto combustible que se compone de ésteres metílicos o etílicos de los aceites vegetales o grasas animales o aceites, obtenidos por transesterificación con metanol o etanol, produciendo glicerina como producto secundario.

Catalizador: Lipasas

BIOFUEL CELLS CELULARES (AEROBICA, FOTO) ENZIMATICAS (GLUCOSAOXIDASA, DESHIDROGENASAS)

BIOFUEL CELLS http://www.nature.com/srep/2013/130322/srep01516/full/srep01516.html

Single Glucose Biofuel Cells Implanted in Rats Power Electronic Devices A. Zebda,1, 2 S. Cosnier,1 J.-P. Alcaraz,2 M. Holzinger,1 A. Le Goff,1 C. Gondran,1 F. Boucher,2 F. Giroud,1 K. Gorgy,1 H. Lamraoui3 & P. Cinquin2

We describe the first implanted glucose biofuel cell (GBFC) that is capable of generating sufficient power from a mammal's body fluids to act as the sole power source for electronic devices. This GBFC is based on carbon nanotube/enzyme electrodes, which utilize glucose oxidase for glucose oxidation and laccase for dioxygen reduction. The GBFC, implanted in the abdominal cavity of a rat, produces an average open-circuit voltage of 0.57 V. This implanted GBFC delivered a power output of 38.7 μW, which corresponded to a power density of 193.5 μW cm−2 and a volumetric power of 161 μW mL−1. We demonstrate that one single implanted enzymatic GBFC can power a light-emitting diode (LED), or a digital thermometer. In addition, no signs of rejection or inflammation were observed after 110 days implantation in the rat.

Glucose Biofuel Cells Implanted in Rats Power Electronic Devices

COMPUTADORES UTILIZAR COMPONENTES CELULARES PARA ALMACENAR Y PROCESAR DATOS

Tejido Biológico NIVEL DE ORGANIZACIÓN CELULAR QUE DA

ESTRUCTURA A UN ORGANO.

LOS ORGANOS TIENEN FUNCIONES QUE DEPENDEN DEL BUEN

FUNCIONAMIENTO DE SUS TEJIDOS.

Tejidos Humanos

Ingeniería de Tejidos LA INGENIERÍA DE TEJIDOS ES UN AREA DE LA TECNOLOGÍA QUE APLICA: •FUNDAMENTOS DE LAS CIENCIAS BIOLÓGICAS. •PRINCIPIOS DE INGENIERÍA.

PARA DESARROLLAR SUSTITUTOS BIOLÓGICOS: IMPLANTES, PARA LA REGENERACIÓN DE TEJIDOS U ORGANOS DAÑADOS QUE NO SE REGENERAN ESPONTAMEAMENTE.

El Implante La matriz

Implante de piel

Las células

Señal de reconocimiento TGFβ3

Fundamentos de la ciencia biológica. La Célula

Estructura de una célula animal (1.Nucleólo 2. Núcleo 3. Ribosoma 4. Vecícula 5.Retículo endoplasmático rugoso 6. Aparato de Golgi 7. Citoesqueleto, 8. Retículo endoplasmático liso 9. Mitocondria 10. Vacuola 11. Citoplasma 12. Lisosoma 13. Centríolos.).

Funciones Generales: Mantenerse viva y reproducirse: Metabolismo: •Catabolismo: Digestión, energía.

Funciones Particulares: Asociadas al órgano. Tejido Conectivo (Sangre, huesos) Tejido Muscular (Corazón)

Fundamentos de la Ciencia Biológica: El sistema inmune Es un conjunto organizado de células, tejidos y órganos que se comunican para mantener la salud del cuerpo. El desafío científico es saber como funciona la comunicación para identificar los materiales infecciosos y al mismo tiempo no afectar el tejido que mantiene al cuerpo saludable. El conocimiento actual indica que existen compuestos biológicos producidos por las células que generan patrones de reconocimiento específicos que permiten la comunicación celular.

Bio Epitelios sensitivos

La Neurona

Principios de Ingeniería. La matriz Estructura artificial capaz de generar un tejido biológico tri dimensional. Biocompatible: Genere un mínimo de inflamación o toxicidad in vivo.

Biodegradable: Se integre al tejido sin generar sustancias toxicas. Bioactivo: Permita integración de células y otros factores de regeneración.

Principios de Ingeniería: Producción de factores de reconocimiento

Células sobresecretoras de TGF-3

Medicina Regenerativa Proceso de reemplazar, reconstruir o regenerar tejidos u órganos humanos dañados para reestablecer su función normal. IMPLANTES: •Autólogos: Células del mismo paciente. Alogénico: Células de la misma especie del paciente. Xenogénico: Célula de otra especie a la del paciente.

Regeneración tisular

Implante de Piel

Aplicación - Úlcera Crónica

24.12.2012

25.03.2013

Implante de cartílago femoral

Aplicación – Cartílago dañado

Implantes dentales

Neo formación de hueso maxilofacial

El Futuro REMPLAZAR LOS TRANSPLANTES DE ORGANOS

Células madre mesenquimaticas (MSC)

MSC Plasticidad celular vía clásica de diferenciación

neurona astrocito adipocito

osteocito

condrocito tenocito

miocito

célula estromal de médula ósea

oligodendrocito

neumocito

hepatocito

MSC en ingeniería de tejidos Diferenciación celular

Producción de MEC

Modulación del sistema inmune

Producción de citoquinas y factores de crecimiento

CRITERIO PARA IDENTIFICAR MSC

•ADERENCIA AL PLASTICO EN CONDICIONES DE CULTIVO ESTÁNDAR. •FENOTIPO POSITIVO (≥95%) NEGATIVO (≤2%) CD 105 CD 45 CD 73 CD 34 CD90 CD 14 O CD 11b CD 79α O CD 19 HLA - DR •DIFERENCIACIÓN IN VITRO A OSTEOCITOS, ADIPOCITOS, CONDROCITOS