Fagområde underlagt studieretning for bioteknologi

Biokjemiteknikk

Biokjemiteknikk er kjemiteknikk på biologiske prosesser. Med biologiske prosesser menes prosesser der levende celler eller deler av celler (f.eks. enzymer) brukes til å produsere nyttige forbindelser som antibiotika og andre forbindelser med medisinske egenskaper, vaskemiddelenzymer, aminosyrer osv. Her er listen lang og i enkelte tilfeller kan cellen selv være produktet vi vil ha.

Biokjemiteknikk er derfor fagområdet der studier av celler i reaktor står sentralt. For biologiske prosesser kaller vi reaktorene fermentorer og selve prosessen for fermentering. Labskalafermentorer er gjerne 1 til 20 liter store. De bruker vi til å utvikle prosessen. Da er det viktig å studere vekstmediumsammensetning og andre vekstparametre som temperatur, lufting, pH, røring osv. Det neste trinnet er oppskalering. Industrifermentorer er gjerne 10-50 000 liter store men først er det vanlig å studere prosessen i pilotskala.

Vi har pilotfermentorer på 300 og 1500 liter. I 4. årskurs bruker studentene ved instituttet 300-liters fermentoren. Det kan være meget vanskelig å oppskalere en biologiske prosess for cellene vil oppfatte miljøet forskjellig i en stor fermentor fra en liten fermentor. Det kan gå utover produktiviteten dvs. hvor mye produkt vi får laget og dette vil fortelle om prosessen er kommersielt levedyktig. Det er ofte vanlig å bruke modelleringsverktøy som et hjelpemiddel for å optimalisere prosessen, både i labskala men også under oppskaleringen. Når oppstrømsprosessen er ferdig dvs. oppdyrkingen, står nedstrømsprosessen for tur. Denne inngår også i biokjemiteknikkfaget og innbefatter sentrifugering, filtrering og forskjellige andre separasjonsprosesser (kromatografi, krystallisering osv) slik at man til slutt får et renset produkt.

Vi samarbeider med molekylærbiologer som har kunnskap og muligheter til å lage genetisk endrede celler. Mens molekylærbiologene endrer cellene så er det biokjemiteknikerne som tester ut disse i fermentorer. Vi arbeider derfor ofte i flerfaglige team. SINTEF Materialer og Kjemi avdeling for bioteknologi er også en nær samarbeidspartner.

Metabolsk ingeniørkunst ("Metabolic engineering") kaller vi arbeidet med å designe og optimalisere nye metabolske med bruk av rekombinant DNA teknologi. Dette fagområdet stiller krav til flerfaglig ekspertise, spesielt viktig med kompetanse i genetikk, mikrobefysiologi, fermentering og matematisk modellering. Modellering er ofte viktig for å tolke og forstå eksperimentelle data men også viktig for å forutsi hvilke endringer i metabolismen det er mest fornuftig å gjøre, f.eks overuttrykke et enzym i et metabolsk spor, endre reguleringsegenskaper til enzymer, overføre et enzym fra en celle til en annen celle. Man kan si at metabolsk ingeniørkunst er å skreddersy en celle til å bli best mulig for et bestemt formål.

 

 

Oppdatert Thu, 06 Dec 2012 13:06:00 +0100

 

Fermentering av mikroorganismer