Desenvolvimento de um biorreator modula, com funcionalidades customizadas para utilização em laboratório universitário

Abstract

Em laboratórios de biotecnologia é comum realizar experimentos de biorreação. É um ensaio em que substâncias orgânicas são consumidas por micro-organismos, ou suas enzimas, para produzir produtos de interesse. Este ensaio é realizado através da inserção desses componentes em recipientes em que o comportamento e nível de concentração de substâncias são monitorados em termos de grandezas físico- químicas. Por vezes, as reações acabam por sofrer influência de variáveis de ambiente, as quais necessitariam ser controladas, a fim de validar os experimentos somente com as variáveis de interesse. Biorreatores comerciais apresentam funcionalidades que atendem aos ensaios desejados em laboratórios de biotecnologia, mas ao atender uma alta gama de experimentos, acabam por ser de alto custo. A esta análise se agrega também o fato que nem sempre se utiliza todas as funcionalidades que um reator comercial apresenta em um experimento de biorreação. São equipamentos caros, genéricos e que atendem a vários experimentos de biorreação distintos, mas de forma não customizável. Este trabalho apresenta a construção de um protótipo de baixo custo de um biorreator para utilização em laboratórios, viabilizando o acesso deste tipo de equipamento a universidades que muitas vezes não possuem recursos para aquisição de biorreatores comerciais devido ao alto custo de aquisição. O protótipo foi constituído com base em um sistema microprocessado baseado na plataforma de prototipagem “open source” Arduino, que possibilitou a integração dos componentes necessários para monitorar e armazenar os parâmetros necessários para estimular uma bioreação. O presente trabalho demonstra ainda o funcionamento de um sistema de controle de temperatura que utiliza um sistema de controle PI (proporcional e integral) para controlar a temperatura do reator através da circulação de água quente ou fria, conforme o “set-point” ajustado pelo usuário. Após a construção do protótipo, foram realizados alguns ensaios que demonstraram a viabilidade do conceito, permitindo que o presente trabalho sirva de base para melhorias de forma a habilitar a utilização do conceito em escala laboratorial universitária.