Producción, caracterización y escalamiento de biorreactor de la isoforma de 23 kDa de la prolactina humana.

Tesis (Maestría en Ciencias con orientación en Biología Molecular e Ingeniería Genética) UANL, 2014.

Producción en biorreactor, purificación y bioensayo de hormonas recombinantes del crecimiento

Tesis (Doctorado en Ciencias con Especialidad en Biología Molecular e Ingeniería Genética) UANL

Desarrollo, optimización e integración de tecnologías sustentables a base de un biorreactor empacado de flujo ascendente y un humedal artificial de flujo horizontal sub-superficial para el tratamiento de agua contaminada con cromo y plomo.

Tesis (Doctor en Ciencias con Especialidad en Biotecnología) UANL, 2013

Efecto de las características del biorreactor y de su manejo sobre el desarrollo de cultivos embriogénicos de alcornoque

En el marco del proyecto SEFEAL-2, liderado por TRAGSA, se aplican protocolos de embriogénesis somática (ES) para desarrollar variedades de alcornoque de alta calidad y productividad. Al mismo tiempo se mejora la técnica de ES para abaratar los costes y permitir su aplicación a escala comercial. En el alcornoque, como en otras especies, el desarrollo comercial de la embriogénesis como técnica de multiplicación masiva se basa en el uso de biorreactores y medios líquidos agitados. El diseño del biorreactor, su sistema de cierre y el nivel de agitación determinan el grado de mezclado, el estrés hidrodinámico y el intercambio gaseoso, y por ello afectan tanto al crecimiento como al desarrollo de los cultivos embriogénicos. Mediante un ensayo factorial se testaron 3 tipos de envase y tres niveles de agitación. Los efectos sobre el intercambio gaseoso se estimaron a través de la tasa de transferencia de O2 (OTR) y su coeficiente volumétrico de transferencia de masa (KLa), y los efectos sobre el nivel de mezclado mediante el “shear force index” (SFI), un indicador de estrés hidrodinámico. El tipo de envase afectó básicamente al número total de agregados embriogénicos y a la frecuencia de formación de los agregados de mayor tamaño. El nivel de agitación tuvo mayores efectos que el tipo de envase tanto sobre el número como sobre el tamaño de los agregados. Para las condiciones ensayadas, que dieron lugar a valores de KLa comprendidos entre 0,11 h-1 y 1,47 h-1, la disponibilidad de oxígeno no pareció limitante. En cualquier caso, los efectos del tipo de envase y del nivel de agitación sobre los procesos de crecimiento y desarrollo de los materiales embriogénicos de alcornoque fueron complejos resultando muy significativa la interacción tipo de envase por nivel de agitación.

Pseudomona sp-ren bidez kate ertaineko gantz azidoen esterasa ekoizteko bio-erreaktore baten operazio baldintzen eta zinetikaren azterketa

[EUS] Proiektu honen helburua esterasaren lorpena aztertzeaz gain, lorpenerako erabilitako Pseudomona putida mikroorganismoaren hartzidura aztertzea da, ondoren mikroorganismo horri dagokion parametro zinetikoak lortzeko eta erreaktore baten diseinua egin ahal izateko. Horrekin batera, hartziduran eragin dezaketen faktoreak aztertuko dira (tenperatura, aparra, aireztapena, pH …) kontrol eta monitoriazioan kontutan izateko. Horrez guztiaz gain eta prozesua erreaktorean aztertzeaz gain, matrazeetan ere aztertu da, ondoren bi sistemetako hazkuntzak konparatzeko eta aztertzeko helburuarekin. Hartzidura prozesuaren ostean, esterasa proteina lorpena mintzen bidezko prozesuetan oinarrituko da. Proiektu honetan mintzak duten eraginkortasuna kalkulatuko da, baita lortutako emaitzen inguruko hausnarketa bat egin ere.

Monitoring and modelling of membrane bioreactors for wastewater treatment incorporating 2D fluorescence spectroscopy

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Química e Bioquímica, Especialidade em Engenharia Bioquímica

Cultivo masivo de microalgas en Biorreactores verticales

El cultivo masivo de microalgas en biorreactores presenta una alta tasa de productividad frente a los cultivos abiertos, esta ventaja, aunada a determinados factores ambientales, se relaciona directamente con la cantidad y calidad de biomasa algal obtenida como producto final en el proceso de cultivo. El presente trabajo centró sus investigaciones en la evaluación de los parámetros físicos del ambiente (temperatura e intensidad lumínica), así como, físico-químicos (temperatura, pH y CO2) en la capacidad de carga de los cultivos. La investigación se desarrolló en el invernadero del Área de Biotecnología Acuática, del Instituto del Mar del Perú, dentro del marco del Proyecto IMARPE-EEP-FINCyT, denominado “Determinación de la Biomasa Microalgal potencialmente acumuladora de lípidos para la obtención de combustibles”, según contrato Nº025-FINCYT-PIBAP-2007. Los cultivos se realizaron empleando la cepa IMP-LBA-009, correspondiente a la microalga Nannochloropsis spp., con un flujo de producción semi-continuo por 48 horas, en un periodo de 6 meses, entre julio a diciembre, Bajo condiciones de iluminación (22,003.93 Lux.m-2.seg-1 ±10640.94), temperatura ambiental (31.7°C±2.8), temperatura de cultivo (25.7°C±1.2), CO2 (0.2 g.L-1) y pH (8.36 ±0.18); los resultados mostraron que la producción de biomasa húmeda fue 0.48g.L-1, equivalente a 0.13 g.L-1 de biomasa seca, durante los meses de octubre y noviembre, con una razón de conversión BS/BH del 28%. El impacto lumino-térmico, al interior del invernadero, favoreció el incremento progresivo de la concentración celular del cultivo en biorreactores, por ende, la producción de biomasa húmeda y seca, durante el periodo de trabajo.

Desenvolvimento de um biorreator rotativo para produção de enzimas celulolíticas por fermentação em estado sólido

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Sistema de biorremediación on-line para la eliminación de radionúclidos en aguas radiactivas

En estudios previos desarrollados en la central Nuclear de cofrentes (Valencia) se ha observado que los microorganismos presentes en las aguas radiactivas de las piscinas de almacenamiento de combustible nuclear gastado son capaces de colonizar las superficies metálicas de las paredes y conducciones y formar biopelículas sobre éstas. Estas biopelículas retienen los radionúclidos de las aguas contributyendo a su descontaminación. En este proyecto se ha diseñado una planta piloto para la biodescontaminación de las aguas radiactivas. Actualmente el agua radiactiva procedente de las piscinas de combustible se hace pasar por resinas de intercambio iónico que posteriormente tienen que ser gestionadas como residuos radiactivos. En este proyecto, el agua se hace pasar por un biorreactor que contiene ovillos de acero inoxidable capaces de ser colonizados por los microorganismos existentes en dichas aguas. A su paso por el biorreactor, el agua entra en contacto con el material del ovillo, formándose una biopelícula que retiene los radioisótopos presentes en el agua. La biopelícula es fácilmente eliminada por cualquier procedimiento convencional de descontaminación radioquímica de materiales y los radionúclidos se pueden concentrar en un volumen pequeño de eluyente para su recuperación, disposición final o contención. A continuación, el material del biorreactor puede ser gestionado como material no radiactivo.

Diseño y evaluación de un procedimiento on-line para la biorremediación de aguas radiactivas en centrales nucleares

Recientemente se ha demostrado la existencia de microorganismos en las piscinas de almacenamiento de combustible nuclear gastado en las centrales nucleares utilizando técnicas convencionales de cultivo en el laboratorio. Estudios posteriores han puesto de manifiesto que los microorganismos presentes eran capaces de colonizar las paredes de acero inoxidable de las piscinas formando biopelículas. Adicionalmente se ha observado la capacidad de estas biopelículas de retener radionúclidos, lo que hace pensar en la posibilidad de utilizarlas en la descontaminación de las aguas radiactivas de las piscinas. En la presente tesis se plantea conocer más profundamente la biodiversidad microbiana de las biopelículas utilizando técnicas de biología molecular como la clonación, además de desarrollar un sistema de descontaminación a escala piloto con el objetivo de valorar si el proceso podría resultar escalable a nivel industrial. Para ello se diseñaron y fabricaron dos biorreactores en acero inoxidable compatibles con las condiciones específicas de seguridad sísmica y protección frente a la radiación en la zona controlada de una central nuclear. Los biorreactores se instalaron en la Central Nuclear de Cofrentes (Valencia) en las proximidades de las piscinas de almacenamiento de combustible nuclear gastado y precediendo a las resinas de intercambio iónico, de forma que reciben el agua de las piscinas permitiendo el análisis in situ de la radiación eliminada del agua de las mismas. Se conectó una lámpara de luz ultravioleta a uno de los biorreactores para poder comparar el desarrollo de bipelículas y la retención de radiactividad en ambas condiciones. En estos biorreactores se introdujeron ovillos de acero inoxidable y de titanio que se extrajeron a diversos tiempos, hasta 635 días para los ovillos de acero inoxidable y hasta 309 días para los ovillos de titanio. Se analizaron las biopelículas desarrolladas sobre los ovillos por microscopía electrónica de barrido y por microscopía de epifluorescencia. Se extrajo el ADN de las biopelículas y, tras su clonación, se identificaron los microorganismos por técnicas independientes de cultivo. Asimismo se determinó por espectrometría gamma la capacidad de las biopelículas para retener radionúclidos. Los microorganismos radiorresistentes identificados pertenecen a los grupos filogenéticos Alpha-proteobacteria, Gamma-proteobacteria, Actinobacteria, Deinococcus-Thermus y Bacteroidetes. Las secuencias de estos microorganismos se han depositado en el GenBank con los números de acceso KR817260-KR817405. Se ha observado una distribución porcentual ligeramente diferente en relación con el tipo de biorreactor. Las biopelículas han retenido fundamentalmente radionúclidos de activación. La suma de Co-60 y Mn-54 ha llegado en ocasiones al 97%. Otros radionúclidos retenidos han sido Cr-51, Co-58, Fe-59, Zn-65 y Zr-95. Se sugiere un mecanismo del proceso de retención de radionúclidos relacionado con el tiempo de formación y desaparición de las biopelículas. Se ha valorado que el proceso escalable puede ser económicamente rentable. ABSTRACT The existence of microorganisms in spent nuclear fuel pools has been demonstrated recently in nuclear power plants by using conventional microbial techniques. Subsequent studies have revealed that those microorganisms were able to colonize the stainless steel pool walls forming biofilms. Additionally, it has been observed the ability of these biofilms to retain radionuclides, which suggests the possibility of using them for radioactive water decontamination purposes. This thesis presents deeper knowledge of microbial biofilms biodiversity by using molecular biology techniques such as cloning, and develops a decontamination system on a pilot scale, in order to assess whether the process could be scalable to an industrial level. Aiming to demonstrate this was feasible, two stainless steel bioreactors were designed and manufactured, both were compatible with seismic and radiation protection standards in the controlled zone of a nuclear plant. These bioreactors were installed in the Cofrentes Nuclear Power Plant (Valencia) next to the spent nuclear fuel pools and preceding (upstream) ion exchange resins. This configuration allowed the bioreactors to receive water directly from the pools allowing in situ analysis of radiation removal. One ultraviolet lamp was connected to one of the bioreactors to compare biofilms development and radioactivity retention in both conditions. Stainless steel and titanium balls were introduced into these bioreactors and were removed after different time periods, up to 635 days for stainless steel balls and up to 309 days for titanium. Biofilms developed on the balls were analyzed by scanning electron microscopy and epifluorescence microscopy. DNA was extracted from the biofilms, was cloned and then the microorganisms were identified by independent culture techniques. Biofilms ability to retain radionuclides was also determined by gamma spectrometry. The identified radioresistant organisms belong to the phylogenetic groups Alphaproteobacteria, Gamma-proteobacteria, Actinobacteria, Deinococcus-Thermus and Bacteroidetes. The sequences of these microorganisms have been deposited in GenBank (access numbers KR817260-KR817405). A different distribution of microorganisms was observed in relation to the type of bioreactor. Biofilms have essentially retained activation radionuclides. Sometimes the sum of Co-60 and Mn-54 reached 97%. Cr-51, Co-58, Fe-59, Zn-65 and Zr-95 have also been retained. A radionuclide retention process mechanism related to biofilms formation and disappearance time is suggested. It has been assessed that the scalable process can be economically profitable.

Tratamiento de lixiviados de residuos de origen urbano mediante MBR

Se ha utilizado una planta de tratamiento a escala laboratorio consiste en un biorreactor de membrana (MBR). Esta planta está compuesta por un reactor biológico de 25 L de capacidad. Se utilizó una membrana plana de micro filtración marca Kubota de polietileno clorado, tamaño de poro 0,1 μm y área de filtración 0.116 m2. Se utilizaron como condiciones de operación: tiempo de residencia hidráulico 3 días, caudal de permeado 0.35 L/h y LMH 3 L/m2h. Se ha podido comprobar que es posible adaptar una población microbiológica a las particulares características químicas del lixiviado procedente de la planta y tratar estos lixiviados en un reactor biológico de membrana sumergida operando en condiciones habituales de sólidos en suspensión en el reactor entre 8-12 g/L durante un periodo de 6 meses. El proceso utilizado permite reducir la materia orgánica (97% DBO5 y 40% DQO) presente en estas corrientes residuales, agotando prácticamente toda la materia biodegradable. Respecto a los contenidos de nutrientes, el tratamiento MBR ensayado permite reducir de 35-40% el nitrógeno total, 45-50% el nitrógeno amoniacal y un 65-70% el fósforo total. Los sólidos en suspensión se han reducido en el efluente tratado en más de un 99%.

Proceso para la producción en continuo de lovastatina

La presente invención consiste en la producción de lovastatina, a partir de cultivos de Aspergillus terreus en forma de pellets, mediante un proceso de fermentación en continuo en un biorreactor de tipo columna de burbujeo operando de forma análoga a un biorreactor de lecho fluidizado (BLF) con un cultivo en tres fases, gas, líquido y sólido. La producción de lovastatina está regulada mediante un mecanismo de inhibición por producto, dando lugar al cese de la síntesis cuando la concentración alcanza un determinado valor. El proceso permite la obtención en continuo de un caldo de fermentación libre de biomasa conteniendo éste la lovastatina, lo cual facilita las posteriores etapas de extracción y purificación. La operación en continuo da lugar a que parte de la lovastatina generada abandone el biorreactor de lecho fluidizado, disminuyendo de esta forma los efectos de la inhibición por producto.

Production of bioplastics from hydrolysates of paper industry by Haloferax mediterranei

The biorefinery concept has attracted much attention over the last decade due to increasing concerns about the use of fossil resources. In this context emerged the use of bioplastics, namely polyhydroxyalkanoates (PHA). PHA are biocompatible and biodegradable plastics that can be obtained from renewable raw materials and can constitute an alternative solution to conventional plastics. In this work, hydrolysed cellulose pulp, coming from Eucalyptus globulus wood cooking, was used as substrate to the PHA-storing bacteria Haloferax mediterranei. The hydrolysed pulp is rich in simple sugars, mainly glucose (81.96 g.L-1) and xylose (20.90 g.L-1). Tests were made in defined medium with glucose and xylose and in hydrolysate supplemented with salts and yeast extract. Different concentrations of glucose were tested, namely 10, 15, 20, 30 and 40 g.L-1. The best accumulation results (27.1 % of PHA) were obtained in hydrolysate medium with 10 g.L-1. Using this concentration, assays were performed in fed-batch and sequencing batch reactor conditions in order to determine the best feeding strategy. The strategy that led to the best results was fed-batch assay with 24.7 % of PHA. An assay without sterile conditions was performed, in which was obtained the same growth than in sterilization test. Finally it was performed an assay in a bioreactor and a fast growth (0.14 h-1) with high glucose and xylose consumption rates (0.368 g.L-1.h-1 and 0.0947 g.L-1.h-1, respectively) were obtained. However 1.50 g.L-1 of PHA, corresponding to 16.1 % (92.52 % of 3HB and 3HV of 7.48 %) of % PHA were observed. The polymer was further characterized by DSC with a glass transition temperature of -6.07 °C, a melting temperature of 156.3 °C and a melting enthalpy of 63.07 J.g-1, values that are in accordance with the literature. This work recognizes for the first time the suitability of the pulp paper hydrolysate as a substrate for PHA production by H. mediterranei.

Caracterización de bacterias filamentosas en el funcionamiento de un reactor aerobio de la planta de tratamiento de aguas residuales de origen cervecero

La actividad industrial y el desarrollo material y económico, han traído como consecuencia la contaminación del aire, agua y el suelo; lo que ocasiona modificaciones físicas químicas y biológicas que han producido un deterioro en la calidad del agua, dando como resultado problemas de contaminación que afectan tanto la productividad de los sistemas como la salud humana. A las aguas de composición variada provenientes de uso municipal, industrial, comercial, agrícola, pecuario, o de cualquier otra índole, ya sea privada o pública que han sufrido una degradación o alteración en su calidad original se le conoce como agua residual. Este trabajo tiene como objetivo “Caracterizar las bacterias filamentosas en el funcionamiento de un reactor aerobio de la planta de tratamiento de aguas residuales de origen cervecero” para ello se estudió durante varios meses los parámetros físico-químicos y biológicos para poder así controlar de las bacterias filamentosas y así evitar en un futuro problemas de operación o poder controlar su crecimiento y por ende, ecológicos dentro del sistema de lodos activados. La identificación se realizó tomando muestras en el reactor aerobio y realizándole la tinción de Gram para posteriormente ser vistos en un microscopio de una resolución de 100x; luego se caracterizaron las bacterias juntas con los parámetros de operación del tanque de lodos por muestra y los resultados encontrados fueron la presencia de filamentos Microtrix Parvicella, Tipo 021N, y Sp1 (llamada así por no ser identificada, ni encontrada en la literatura), esta es una nueva especie encontrada, ya que es propia de este reactor aerobio y crecen principalmente en aguas cerveceras y por deficiencia de nutrientes en el sistema. Este trabajo nos permitió conocer la dinámica que existe entre los parámetros fisicoquímicos y los microorganismos que se encuentran en un biorreactor Aerobio. Esto nos llevó a comprender mejor el funcionamiento de estos sistemas dentro de plantas de aguas residuales de tipo industrial. ABSTRACT Industrial activity and the physical and economic development have resulted in contamination of air, water and soil, causing physical chemical and biological changes that have produced deterioration in water quality, resulting in pollution problems affects the productivity of the systems and human health. A varied composition waters from municipal, industrial, commercial, agricultural, livestock, or any other use, whether private or public who have suffered a degradation or alteration in their original quality is known as residual water. This work aims to "characterize filamentous bacteria in the operation of an aerobic reactor plant wastewater treatment brewer origin" for this physicochemical and biological parameters were studied for several months to thereby control bacteria stringy and avoid future problems in operation or to control their growth and thus ecological This work aims to "characterize filamentous bacteria in the operation of an aerobic reactor plant wastewater treatment brewer origin" for this physicochemical and biological parameters were studied for several months to thereby control bacteria stringy and avoid future problems in operation or to control their growth and thus ecological within the activated sludge system. This work allowed us to understand the dynamics between physicochemical parameters and microorganisms found in an aerobic bioreactor. This led us to better understand the operation of these systems within plants industrial wastewater.