Optimización Iterativa de Bioprocesos utilizando Diseño de Experimentos Dinámicos Basado en Modelos de Tendencia

MARIANO CRISTALDI; RICARDO GRAU; ERNESTO MARTINEZ

Montevideo

Congreso; 9° CONGRESO INTERAMERICANO de COMPUTACION APLICADA A LA INDUSTRIA DE PROCESOS; 2009

Centro de Informacion Tecnologica - Chile

Encontrar mejores condiciones de operación de bioprocesos rápidamente y a un bajo costo es de gran interés para las empresas de base biotecnológica y se presenta como un desafío interesante para el área de investigación académica. En este trabajo es presentada una novedosa metodología iterativa para la optimización de bioprocesos en la que experimentos dinámicos para optimización son diseñados utilizando una biblioteca de modelos de tendencia. Esos modelos imperfectos son entendidos como herramientas que pueden guíar al experimentador hacia una mejor política de operación del bioproceso. En cada iteración del método los modelos son analizados en base a una medida del error en sus predicciones compuesta de dos fuentes diferenciadas: (i) los errores que provienen de la estructura del modelo, (ii) los errores debidos a la incertidumbre en los parámetros. Además, los modelos de tendencia son mejorados gracias a la re-estimación de los parámetros que más repercuten en la estimación de la producción del bioproducto los cuales son seleccionados en base a un análisis de sensibilidad global. El método propuesto es aplicado a un caso de estudio en el que la bacteria Escherichia coli ha sido modificada genéticamente para producir  la hormona de crecimiento ovino (r-oGH) en forma heteróloga y es cultivada en un biorreactor operando en forma fed-batch.