EUA Os cientistas do Laboratório de Pesquisa Naval (NRL) estão desenvolvendo tecnologias contínuas de biomanufactura projetadas para produzir materiais críticos de forma mais eficiente, sustentável e próxima do local onde são necessários, fortalecendo a resiliência da cadeia de suprimentos e expandindo futuras capacidades operacionais. A pesquisa foca- se em substituir métodos tradicionais de biomanufatura baseados em lotes por sistemas de produção contínua que usam células microbianas ligadas à superfície para gerar compostos valiosos durante períodos prolongados. O esforço suporta as prioridades do Departamento de Guerra em biotecnologia e biomanufatura, explorando novas formas de fabricar materiais essenciais com sistemas menores e mais adaptáveis.
.A biomanufactura tradicional frequentemente depende de grandes tanques de fermentação que operam em lotes,. disse Matthew Yates, doutor em pesquisa, um cientista no NRL. Centro de Ciência e Engenharia Biomolecular..Nosso objetivo é desenvolver sistemas que produzam continuamente moléculas por semanas ou meses de cada vez, reduzindo os requisitos energéticos, o tamanho do equipamento e a complexidade operacional.. A bioprodução convencional depende frequentemente de reators em grande escala que requerem infraestrutura substancial, energia e tempo de parada entre as rodadas de produção. Pesquisadores do NRL estão seguindo uma abordagem alternativa que usa reators baseados em biofilme, onde microorganismos se ligam a superfícies especialmente projetadas e produzem continuamente compostos alvo como nutrientes fluem através do sistema. Este projeto aumenta a densidade celular ao reduzir o volume do reator e o consumo de energia.
A tecnologia está sendo desenvolvida para produzir uma gama de materiais importantes para aplicações militares e comerciais. Pesquisadores demonstraram vias de produção para precursores de lubrificantes, componentes de munição, ingredientes farmacêuticos ativos, bioplásticos e proteínas de uma célula, todos os produtos que irão suportar as necessidades futuras do guerreiro. .Uma característica chave destes programas é o uso de fabricação aditiva para projetar e fabricar rapidamente bioreatores. Ao aproveitar 3 Impressão D, podemos prototipo, testar e modificar rapidamente projetos de reator para otimizar o desempenho para diferentes microorganismos e produtos.
A abordagem também permite futuros cenários de implantação de campo onde componentes de reator de substituição poderiam ser fabricados no local em vez de enviados a partir de instalações centralizadas. . A fabricação adicional nos dá uma enorme flexibilidade, disse Yates..Se os requisitos da missão mudarem, podemos reconfigurar rapidamente os projetos do reator e produzir novos componentes quando e onde eles são necessários..
Pesquisadores também observaram benefícios secundários promissores do 3 Sistemas de reactor impressos em D. Testes precoces sugerem que algumas moléculas- alvo se acumulam naturalmente dentro da matriz do reator, potencialmente simplificando o processamento a jusante combinando produção, separação e concentração em um único passo. Se validada, esta capacidade poderá reduzir ainda mais os custos de fabricação e melhorar a eficiência do sistema. Em paralelo, os cientistas do NRL estão investigando micro-organismos marinhos capazes de operar em água do mar e usando matérias-primas alternativas. A capacidade de cultivar organismos de produção sem confiar em recursos de água doce pode expandir a flexibilidade operacional ao mesmo tempo que reduz os encargos logísticos associados aos processos tradicionais de fabricação.
O laboratório já demonstrou um sistema móvel de biomanufabrica em container que se encaixa em um recipiente de transporte padrão. Os pesquisadores vislumbram a integração de tecnologias de produção contínua em versões futuras desses sistemas de implantação, permitindo a fabricação de materiais críticos no ponto de necessidade. .A última vez, queremos criar uma plataforma que possa produzir uma variedade de produtos onde quer que eles sejam necessários, disse Yates..Seja suportando a fabricação doméstica ou operações expedicionárias futuras, a biofabricação contínua oferece um caminho para capacidades de produção mais resilientes e adaptáveis..
Estes esforços são iniciativas de pesquisa colaborativas envolvendo o NRL, o Laboratório de Pesquisa da Força Aérea e os EUA. Centro Biológico Químico do Comando de Desenvolvimento de Capacidades de Combate do Exército. Juntos, as organizações estão avaliando várias linhagens de produção e produtos para determinar como plataformas contínuas de biofabricação podem ser otimizadas em uma ampla gama de aplicações. À medida que a pesquisa progride, os cientistas do NRL pretendem demonstrar ainda mais a escalabilidade, versatilidade e valor operacional de sistemas de biomanufactura contínua, ajudando a lançar as bases para futuras capacidades de fabricação internas e de ponto de necessidade.
Sobre os EUA Laboratório de Pesquisa Naval NRL é um comando científico e de engenharia dedicado à pesquisa que impulsiona avanços inovadores para os EUA. Marinha e Corpo Marinho do fundo do mar para o espaço e no domínio de informação. O NRL está localizado em Washington, D.C. com os principais sites de campo em Stennis Space Center, Mississippi; Key West, Flórida; Monterey, Califórnia. O NRL oferece vários mecanismos para colaborar com a comunidade científica mais ampla, dentro e fora do governo federal. Estes incluem Acordos Cooperativos de Pesquisa e Desenvolvimento (CRADAs), LP-CRADAs, Acordos de Parceria Educativa, acordos sob a autoridade de 10 USC 4892, acordos de licença, contratos FAR e outros acordos aplicáveis.
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