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A optimização e controlo de processos tem vindo a tornar-se cada vez mais importante para as empresas farmacêuticas devido ao aumento de competitividade do mercado. No entanto, a aceitação e implementação de metodologias baseadas em modelos matemáticos para o melhoramento dos processos produtivos permanece reduzida, principalmente porque a razão benefícios/custos não é suficientemente atractiva para tais desenvolvimentos.
Os processos bioquímicos são complexos e normalmente pouco conhecidos do ponto de vista mecanístico, em particular no que diz respeito ao sistema ´fábrica celular'. No método clássico modelos matemáticos são utilizados para descrever os mecanismos conhecidos. Devido à falta de conhecimentos mecanísticos e devido à elevada complexidade do sistema celular, modelos não-estruturados e não-segregados são frequentemente a única escolha possível. Enquanto que em processos estacionários estes modelos mais simples permitem por vezes resultados suficientemente exactos, em processos descontínuos e semi-contínuos altamente dinâmicos, a simplificação em termos de estrutura e heterogeneidade celular resulta geralmente em modelos pouco exactos e com capacidade preditiva reduzida. Como consequência, a aceitação de modelos matemáticos para optimizar processos bioquímicos permanece bastante reduzida na indústria.
O principal objectivo deste projecto é o desenvolvimento de técnicas de monitorização, controlo e optimização baseadas em modelos híbridos do tipo caixa cinzenta, particularmente adequadas para processos farmacêuticos. Os tópicos investigados serão os seguintes:
1. Caracterização teórica de estruturas híbridos do tipo caixa cinzenta.
2. Estimativa de parâmetros e validação estatística.
3. Optimização iterativa corrida a corrida suportada for sistemas híbridos com o objectivo de desenvolvimento eficiente de bioprocessos.
4. Controlo robusto por optimização em linha baseado em sistemas híbridos do tipo caixa cinzenta. <  |
Resumo
A optimização e controlo de processos tem vindo a tornar-se cada vez mais importante para as empresas farmacêuticas devido ao aumento de competitividade do mercado. No entanto, a aceitação e implementação de metodologias baseadas em modelos matemáticos para o melhoramento dos processos produtivos permanece reduzida, principalmente porque a razão benefícios/custos não é suficientemente atractiva para tais desenvolvimentos.
Os processos bioquímicos são complexos e normalmente pouco conhecidos do ponto de vista mecanístico, em particular no que diz respeito ao sistema ´fábrica celular'. No método clássico modelos matemáticos são utilizados para descrever os mecanismos conhecidos. Devido à falta de conhecimentos mecanísticos e devido à elevada complexidade do sistema celular, modelos não-estruturados e não-segregados são frequentemente a única escolha possível. Enquanto que em processos estacionários estes modelos mais simples permitem por vezes resultados suficientemente exactos, em processos descontínuos e semi-contínuos altamente dinâmicos, a simplificação em termos de estrutura e heterogeneidade celular resulta geralmente em modelos pouco exactos e com capacidade preditiva reduzida. Como consequência, a aceitação de modelos matemáticos para optimizar processos bioquímicos permanece bastante reduzida na indústria.
O principal objectivo deste projecto é o desenvolvimento de técnicas de monitorização, controlo e optimização baseadas em modelos híbridos do tipo caixa cinzenta, particularmente adequadas para processos farmacêuticos. Os tópicos investigados serão os seguintes:
1. Caracterização teórica de estruturas híbridos do tipo caixa cinzenta.
2. Estimativa de parâmetros e validação estatística.
3. Optimização iterativa corrida a corrida suportada for sistemas híbridos com o objectivo de desenvolvimento eficiente de bioprocessos.
4. Controlo robusto por optimização em linha baseado em sistemas híbridos do tipo caixa cinzenta.
Estas técnicas irão ser efectivamente implementadas e testadas numa instalação piloto com uma capacidade de 500 l onde actualmente se desenvolvem actividade de R&D com várias empresas farmacêuticas. A produção de proteínas recombinantes com aplicações farmacêuticas encontram-se em grande expansão. Dependendo do tipo de proteínas que se pretende expressar, a E. coli e a Pichia pastoris são dois dos sistemas mais utilizados: A E. coli é utilizada na produção de proteínas que não necessitam de glicosilação, caso contrário são utilizadas célula animais ou leveduras. Devido ao seu potencial para produção em grande escala de uma enorme variedade de proteínas e à sua capacidade para modificações pós-translacionais, a Pichia pastoris está a ser cada vez mais utilizada. Além disso a hiperglicolisação das proteínas pela Saccharomyces cerevisiae é muito mais frequente. Assim sendo, uma Pichia pastoris recombinante será utilizada para a validação de todas as técnicas desenvolvidas no projecto.
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