Procedimiento para la producción de un material biológicamente activo, un material biológico producido conforme al invento así como unos dispositivos provistos de éste.

Procedimiento para la producción de un material biológicamente activo,

que comprende

- la puesta a disposición de un substrato

- la aplicación de una suspensión que contiene microorganismos sobre el substrato- la unión del microorganismo con ayuda de un agente aglutinante, que está estructurado como unadispersión polimérica al 60 % de un copolímero de éster de ácido acrílico en agua, realizándose que elagente aglutinante no envuelve totalmente al microorganismo.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2005/012020.

Solicitante: EMW FILTERTECHNIK GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: WERNER-VON-SIEMENS-STRASSE 7-9 65582 DIEZ ALEMANIA.

Inventor/es: BUCHER, HEINZ.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C12N11/14 QUIMICA; METALURGIA.C12 BIOQUIMICA; CERVEZA; BEBIDAS ALCOHOLICAS; VINO; VINAGRE; MICROBIOLOGIA; ENZIMOLOGIA; TECNICAS DE MUTACION O DE GENETICA.C12N MICROORGANISMOS O ENZIMAS; COMPOSICIONES QUE LOS CONTIENEN; PROPAGACION, CULTIVO O CONSERVACION DE MICROORGANISMOS; TECNICAS DE MUTACION O DE INGENIERIA GENETICA; MEDIOS DE CULTIVO (medios para ensayos microbiológicos C12Q 1/00). › C12N 11/00 Enzimas fijadas sobre un soporte o inmovilizadas; Células microbianas fijadas sobre un soporte o inmovilizadas; Su preparación. › Enzimas o células microbianas inmovilizadas sobre o en un soporte inorgánico.

PDF original: ES-2395089_T3.pdf

 

Procedimiento para la producción de un material biológicamente activo, un material biológico producido conforme al invento así como unos dispositivos provistos de éste.

Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la producción de un material biológicamente activo, un material biológico producido conforme al invento así como unos dispositivos provistos de éste.

El invento se refiere en general a un procedimiento para la producción de un material biológicamente activo, al material biológico producido conforme al invento así como a unos dispositivos provistos de éste, y se refiere en particular a un procedimiento para la fijación duradera de microorganismos, en particular de microorganismos catalíticamente activos, a materiales de soporte.

El empleo de microorganismos ha adquirido en los últimos años una gran importancia. Así, hoy en día se utilizan microorganismos, tales como bacterias, levaduras, hongos y/o algas en un gran número de procedimientos técnicos. Ejemplos de ellos son unos sectores de empleo en la industria alimentaria, en donde éstos se emplean en la producción de cervezas, en la industria de los medicamentos, en la que éstos encuentran utilización en el caso de la preparación de hormonas y antibióticos, y en la industria química para la preparación de ácidos y alcoholes orgánicos.

Además de esto, los microorganismos precedentemente mencionados se utilizan actualmente en los procedimientos biotecnológicos más diversos. Se cuentan entre èstos la purificación de aguas residuales, el saneamiento de suelos y el uso de microorganismos en la purificación del aire de salida con ayuda de filtros biológicos (biofiltros) y lavadores biológicos (biolavadores) .

Una importante ventaja en el caso de la utilización de microorganismos, en comparación con la utilización de enzimas o preparados enzimáticos, reside en el hecho de que de este modo se puede evitar tener que extraer enzimas desde las células, separar la sustancia celular y purificar las enzimas. Además, los microorganismos están mejor en situación de catalizar reacciones consecutivas y de regenerar in situ los cofactores necesarios. Además, ellos ponen a disposición una microentorno óptimo para las enzimas. Por este motivo, en los últimos años no han faltado intentos de estabilizar o respectivamente inmovilizar a microorganismos con el fin de recuperar de retorno a éstos con pequeños costes sin que se produzca una desactivación digna de mención, y por consiguiente hacer posible una extensa utilización en la industria.

Ciertos microorganismos inmovilizados se utilizan hoy en día como catalizadores heterogéneos y se pueden retirar fácilmente desde la mezcla de reacción después de la terminación de la reacción. De esta manera ellos se pueden reutilizar múltiples veces como biocatalizadores en reactores.

Ejemplos típicos de los procedimientos mencionados se describen en Acta. Chem. Scand., tomo 20, páginas 28072810 (1966) , Enzyme Microbial Tech, tomo 1 página 95 (1979) . Sin embargo, estos microorganismos inmovilizados al empaquetarlos en un reactor, tienden a deformarse y dan lugar a una alta pérdida de presión, lo que tiene como consecuencia unas velocidades de fluencia grandemente disminuidas y altos gastos en energía.

Una estabilización de las matrices de geles, en las que están embebidos los microorganismos, se consiguió mediante la incorporación de otro componente adicional. En este caso se trata, por ejemplo, de silicatos y arena, tal como se describe en Biotechnol. Bioeng. tomo 26, páginas 217-224 (1984) . Se consigue una estabilización adicional mediante una reticulación de la matriz por medio de reactivos tales como aldehído glutárico.

El documento de patente japonesa JP 62 16689 muestra un procedimiento en el que se aplica una solución polimérica con microorganismos, que se gelifica sobre la superficie de un substrato mediante reticulación con una sal metálica.

Junto a los procedimientos del estado de la técnica, tal como se han mencionado anteriormente, se pueden encerrar (microencapsular) asimismo microorganismos en una matriz de gel constituida a base de un polisacárido sulfatado (carragenano) , mediante el recurso de que se enfría una mezcla acuosa del carragenano y del microorganismo. Sin embargo, también en este caso la matriz de gel obtenida es demasiado blanda e inestable, como para poder ser utilizada en el caso de reacciones con substratos acuosos. Así, ésta se descohesiona en un medio acuoso y hace posible una fitración de los microorganismos encerrados hacia fuera de la matriz. Una utilización de los microorganismos fijados mencionados precedentemente, en sectores de uso con elevadas fuerzas de cizalladura, es posible por lo tanto sólo de mala manera o respectivamente incluso se excluye parcialmente de un modo dependiente del uso.

Otras graves desventajas en el caso de la utilización de microorganismos inmovilizados son los altos costes para la masa de embebimiento y la pérdida de actividad catalítica y/o la dificultad de no dañar a los microorganismos durante la inmovilización. Una gran parte de los microorganismos es tan inestable, que éstos, al efectuar la inmovilización, con frecuencia son perjudicados muy grandemente en su acción enzimática mediante factores del entorno, por ejemplo, por la temperatura, el valor del pH, la fuerza iónica, la presión del proceso y otros similares.

Se ha manifestado hasta ahora como extremadamente difícil indicar o realizar un procedimiento para la fijación de microorganismos a materiales de soporte mediando evitación de las desventajas precedentemente mencionadas.

Constituye el fundamento del invento en particular también la misión de mejorar la disponibilidad de microorganismos sobre un substrato.

El problema planteado por la misión del invento es resuelto de manera sumamente sorprendente ya mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 1.

Conforme al invento, está previsto que la fijación del microorganismo a un substrato, a un soporte o a una disposición de soporte se efectúe mediando utilización de un agente aglutinante, pegamento o medio de retención que contiene por lo menos un acrilato, y/o que la fijación del microorganismo se efectúe mediando utilización de por lo menos un agente aglutinante, pegamento o medio de retención, que no rodee totalmente al microorganismo.

Unas formas preferidas de realización y unos perfeccionamientos del invento se pueden deducir de reivindicaciones subordinadas.

El invento describe un procedimiento para la producción de un material biológicamente activo, que abarca la fijación duradera de por lo menos un microorganismo con un agente aglutinante que contiene por lo menos un acrilato, a un substrato puesto a disposición. De un modo ventajoso, con este procedimiento se produce un material biológicamente activo, en el que los microorganismos están unidos duraderamente con el substrato puesto a disposición o fijados a éste, y no se desprendan desde su soporte tampoco por la aparición de altas fuerzas de cizalladura que actúan sobre los microorganismos bajo la influencia de líquidos circulantes.

Además de esto, el invento pone a disposición un procedimiento, con el que se ha hecho posible, por primera vez, revestir a los substratos más diversos con microorganismos activos.

La fijación duradera del microorganismo a la superficie del substrato de índole múltiple y variada se hace posible mediante una interacción iónica, una interacción de van der Waals, una adsorción física o una reticulación por enlaces covalentes.

Los procedimientos para la producción del material biológicamente activo conforme al invento son múltiples y variados. Así, el establecimiento de una fijación duradera entre microorganismos y una superficie de substrato se hace posible mediante la aplicación de una suspensión de un agente aglutinante que contiene microorganismos y por lo menos un acrilato, sobre esta superficie.

Asimismo, sobre un substrato puesto a disposición se puede aplicar una suspensión que contiene microorganismos y ésta se puede fijar de manera duradera en una subsiguiente etapa de trabajo, con ayuda de un agente aglutinante que contiene por lo menos un acrilato, sobre el substrato puesto a disposición.

Además, el invento abarca la fijación duradera de microorganismos con un substrato mediante aplicación de una suspensión que contiene microorganismos sobre un substrato revestido con un agente aglutinante que contiene por lo menos un acrilato.

La aplicación de los microorganismos y del agente aglutinante se puede realizar de diferentes maneras tomando en cuenta la sensibilidad de los microorganismos utilizados. Así, en el caso de unos microorganismos sensibles entra en cuestión una aplicación mediante impregnación o respectivamente suspensión de una barbotina mientras que por el contrario unas especies más... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la producción de un material biológicamente activo, que comprende -la puesta a disposición de un substrato -la aplicación de una suspensión que contiene microorganismos sobre el substrato -la unión del microorganismo con ayuda de un agente aglutinante, que está estructurado como una

dispersión polimérica al 60 % de un copolímero de éster de ácido acrílico en agua, realizándose que el agente aglutinante no envuelve totalmente al microorganismo.

2. Procedimiento para la producción de un material biológicamente activo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la fijación se realiza mediante la aplicación de los microorganismos al substrato puesto a disposición con ayuda de un agente aglutinante mediante una interacción iónica y/o una interacción de van der Waals y/o una adsorción física y/o una reticulación por enlaces covalentes.

3. Procedimiento para la producción de un material biológicamente activo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 2, en el que el agente aglutinante y/o el microorganismo se aplican sobre el soporte por atomización.

4. Procedimiento para la producción de un material biológicamente activo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 2, en el que el agente aglutinante y/o el microorganismo se aplican sobre el soporte por impregnación.

5. Procedimiento para la producción de un material biológicamente activo de acuerdo con las reivindicaciones 1 hasta 2, caracterizado porque el agente aglutinante y/o el microorganismo se aplican sobre el soporte mediante una suspensión de una barbotina.

6. Procedimiento para la producción de un material biológicamente activo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 2, en el que el agente aglutinante se aplica sobre el soporte mediante rellenado de poros.

7. Procedimiento para la producción de un material biológicamente activo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 6, en el que el procedimiento se lleva a cabo a un valor del pH de desde aproximadamente 4, 8 hasta aproximadamente 7.

8. Procedimiento para la producción de un material biológicamente activo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 6, en el que unos microorganismos se mezclan con una proporción del agente aglutinante de 10 a 90 %, de manera preferida de 20 a 60 %, de manera especialmente preferida de 30 %.

9. Procedimiento para la producción de un material biológicamente activo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 6, en el que unos microorganismos se mezclan con el agente aglutinante durante 1 h hasta 24 h, de manera preferida durante 8 h hasta 20 h, de manera especialmente preferida durante 12 h.

10. Procedimiento para la producción de un material biológicamente activo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 8, en el que la aplicación de los microorganismos se lleva a cabo a una temperatura de aproximadamente 10 hasta aproximadamente 100 °C, de manera preferida a 30 hasta 70 °C, de manera especialmente preferida a 40 °C.

11. Procedimiento para la producción de un material biológicamente activo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 8, en el que la densidad de cubrimiento tiene un valor de aproximadamente 1 a 5·106 microorganismos/cm2, de manera preferida de 100.000 a 1·106 microorganismos/cm2, de manera especialmente preferida de 500.000 a 1·106 microorganismos/cm2.

12. Material biológicamente activo, producido según un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 11, que comprende D un material de soporte D por lo menos un microorganismo D un agente aglutinante que contiene por lo menos un poliacrilato.

13. Material biológicamente activo, producido según un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 11, en el que el material de soporte abarca una superficie porosa o una superficie fibrosa.

14. Material biológicamente activo, producido según un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 11, en el que el material de soporte abarca un material cerámico.

15. Material biológicamente activo, producido según un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 11, en el que el material de soporte abarca una zeolita.

16. Material biológicamente activo, producido según un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 11, en el que el material de soporte abarca un hormigón.

17. Material biológicamente activo, producido según un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 11, en el que el material de soporte abarca un velo.

18. Material biológicamente activo, producido según un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 11, en el que el material de soporte abarca un vellón.

19. Material biológicamente activo, producido según un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 11, en el que el material de soporte abarca un material textil.

20. Material biológicamente activo, producido según un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 11, en el que el material de soporte abarca un material espumado.

21. Material biológicamente activo, producido según un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 11, en el que el material de soporte abarca un hormigón y un material técnico fibroso.

22. Material biológicamente activo de acuerdo con las reivindicaciones 1 hasta 11, en el que el agente aglutinante abarca un poliacrilato o contiene copolímeros de la familia de los poliacrilatos.

23. Material biológicamente activo de acuerdo con las reivindicaciones 1 hasta 11, en el que el microorganismo abarca un alga y/o una bacteria y/o una levadura y/o un hongo y/o una mezcla de estas especies precedentemente mencionadas.

24. Material biológicamente activo de acuerdo con las reivindicaciones 1 hasta 11, en el que el microorganismo está modificado por tecnología genética.

25. Material biológicamente activo de acuerdo con las reivindicaciones 1 hasta 11, en el que el material de soporte ha sido troquelado, fresado, tejido en telar y/o comprimido.

26. Material biológicamente activo de acuerdo con las reivindicaciones 1 hasta 11, en el que el soporte es un anillo Raschig, un anillo Pall, un cuerpo de relleno en forma de espiral, un cuerpo de relleno cilíndrico, un cuerpo de relleno del tipo de rejilla, un cuerpo de relleno anular, una esfera o un cuerpo de relleno para un empaquetamiento de catalizador.

27. Material biológicamente activo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 20, siendo este material biológicamente activo una parte constituyente de un dispositivo para la purificación de líquidos, en particular para el tratamiento de aguas o respectivamente para la depuración de aguas en acuarios y/o instalaciones de depuración.

28. Material biológicamente activo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 26, siendo este material biológicamente activo una parte componente de una mampostería de piscinas de depuración, alcantarillas y/o piscinas de baño.

29. Material biológicamente activo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 26, siendo este material biológicamente activo una parte constituyente de dispositivos de purificación de gases para la purificación del aire de entrada o respectivamente de salida en biofiltros y/o biolavadores.

30. Material biológicamente activo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 26, siendo este material biológicamente activo una parte constituyente de una instalación de acondicionamiento de aire.

31. Material biológicamente activo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 26, siendo este material biológicamente activo una parte constituyente de un dispositivo para la descontaminación de líquidos sucios.

32. Material biológicamente activo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 26, siendo este material biológicamente activo una parte constituyente de un biorreactor en la industria alimentaria.

33. Material biológicamente activo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 26, siendo este material biológicamente activo una parte constituyente de un catalizador en procedimientos de fermentación a escala técnica de procesos en la biotecnología y/o la química.

34. Material biológicamente activo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 26, siendo este material biológicamente activo una parte constituyente de un catalizador en procedimientos de producción por vía recombinante de productos farmacéuticos producidos por biotecnología.

35. Material biológicamente activo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 26, en el que éste es una parte constituyente de una forma de realización implantable para la preparación de hormonas y/o proteínas y/o productos farmacéuticos dentro del organismo de mamíferos.

36. Material biológicamente activo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 26, en el que él es una parte constituyente de un apósito para heridas destinado a la generación específica de factores de crecimiento y/o de sustancias eficaces como antibióticos y/o de agentes citostáticos.

37. Catalizador que abarca un material biológicamente activo, producido de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 11.

38. Biofiltro que abarca un material biológicamente activo, producido de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 11.

39. Instalación de tratamiento de aguas residuales que abarca un material biológicamente activo, producido de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 11.

40. Instalación para la depuración de líquidos, en particular una instalación estacionaria o móvil de purificación o evacuación a vertederos que abarca un material biológicamente activo, producido de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 11.

41. Instalación de acondicionamiento de aire que abarca un material biológicamente activo, producido de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 11.

42. Instalación para la purificación de aire, en particular una instalación para la purificación del aire de entrada y/o de salida, que abarca un material biológicamente activo, producido de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta

11.

43. Biorreactor que abarca un material biológicamente activo, producido de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 11.

44. Dispositivo implantable, en particular un implante para la medicina humana o veterinaria, que abarca un material biológicamente activo, producido de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 11.

45. Apósito para heridas, que abarca un material biológicamente activo, producido de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 11.

46. Prenda de vestir que abarca un material biológicamente activo, producido de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 11.

47. Unidad marítima para la descontaminación de petróleo que abarca un material biológicamente activo, producido de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 11.


 

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