ES2954111A1 - Procedimiento para la biofabricacion de filamentos de celulosa bacteriana y biorreactor de acuerdo con el procedimiento - Google Patents
Procedimiento para la biofabricacion de filamentos de celulosa bacteriana y biorreactor de acuerdo con el procedimiento Download PDFInfo
- Publication number
- ES2954111A1 ES2954111A1 ES202330635A ES202330635A ES2954111A1 ES 2954111 A1 ES2954111 A1 ES 2954111A1 ES 202330635 A ES202330635 A ES 202330635A ES 202330635 A ES202330635 A ES 202330635A ES 2954111 A1 ES2954111 A1 ES 2954111A1
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- bacterial cellulose
- bioreactor
- spiral
- culture medium
- procedure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229920002749 Bacterial cellulose Polymers 0.000 title claims abstract description 60
- 239000005016 bacterial cellulose Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000013406 biomanufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims description 18
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 claims description 6
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 claims description 6
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 abstract description 20
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 abstract description 20
- 230000003068 static effect Effects 0.000 abstract description 9
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 17
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 13
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 235000019226 kombucha tea Nutrition 0.000 description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 7
- 241001136169 Komagataeibacter xylinus Species 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 4
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 244000269722 Thea sinensis Species 0.000 description 3
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 238000001523 electrospinning Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 235000009569 green tea Nutrition 0.000 description 3
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 2
- 235000002837 Acetobacter xylinum Nutrition 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 1
- 241000032681 Gluconacetobacter Species 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 239000001888 Peptone Substances 0.000 description 1
- 108010080698 Peptones Proteins 0.000 description 1
- 235000006468 Thea sinensis Nutrition 0.000 description 1
- GZCGUPFRVQAUEE-SLPGGIOYSA-N aldehydo-D-glucose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C=O GZCGUPFRVQAUEE-SLPGGIOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 1
- 235000020279 black tea Nutrition 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 description 1
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 235000019985 fermented beverage Nutrition 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000010952 in-situ formation Methods 0.000 description 1
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 1
- 238000007734 materials engineering Methods 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 235000008935 nutritious Nutrition 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 235000019319 peptone Nutrition 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 235000013616 tea Nutrition 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000002166 wet spinning Methods 0.000 description 1
- 238000004046 wet winding Methods 0.000 description 1
- 235000020334 white tea Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
- C12P19/04—Polysaccharides, i.e. compounds containing more than five saccharide radicals attached to each other by glycosidic bonds
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Zoology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
Abstract
La invención consiste en un procedimiento para la biofabricación de filamentos de celulosa bacteriana donde el medio de cultivo (5) es vertido en un biorreactor de estructura espiral (2) cuyo paso (A) corresponde al grosor del filamento deseado (6), en el que, el medio de cultivo (5), experimenta una fermentación estática generándose una matriz de celulosa bacteriana (4) como producto secundario que se deposita en la superficie del medio de cultivo (5), formando una película sólida que se ha acomodado a la estructura espiral (2) del biorreactor, de modo que al ser extraída de este, conforma un filamento de celulosa bacteriana (6) con una longitud igual a la de la espiral y un diámetro igual a al paso (A).
Description
DESCRIPCIÓN
PROCEDIMIENTO PARA LA BIOFABRICACIÓN DE FILAMENTOS DE CELULOSA BACTERIANA y BIORREACTOR DE ACUERDO CON EL PROCEDIMIENTO
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención se refiere a los procesos para elaboración de celulosa bacteriana y, en especial, de filamentos de celulosa bacteriana a partir de un sustrato de té kombucha y a un biorreactor para llevar a término dicho procedimiento.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La celulosa bacteriana es un biopolímero que ha atraído un interés significativo en el ámbito científico y tecnológico en las últimas décadas, debido a sus propiedades excepcionales que incluyen alta pureza, excelente resistencia mecánica, alta capacidad de hidratación y biocompatibilidad.
La celulosa bacteriana es producida principalmente por bacterias acéticas del género Gluconacetobacter, particularmente Gluconacetobacter xylinus. Esta bacteria fermenta los medios de cultivo que contienen fuentes de carbono y produce celulosa bacteriana en forma de un hidrogel flotante en la interfaz aire-medio de cultivo.
En los últimos años, el estado de la técnica ha revelado varios procedimientos para la producción de celulosa bacteriana, los cuales generalmente involucran la fermentación de medios de cultivo a base de glucosa por bacterias acéticas en condiciones controladas.
El proceso convencional para producir celulosa bacteriana implica la fermentación estática de bacterias en un medio de cultivo que contiene una fuente de azúcar, nutrientes y agua. Durante el proceso de fermentación, las bacterias secretan celulosa que se deposita en la superficie del medio de cultivo para formar una película o un hidrogel que, después de la fermentación, se recoge y se procesa para eliminar impurezas y agua, dejando una película de celulosa pura.
Una de las formas de uso preferentes de la celulosa bacteriana es en filamentos, los cuales tienen una variedad de aplicaciones potenciales en diferentes campos gracias a sus propiedades únicas, como su alta resistencia mecánica, su biocompatibilidad y
su capacidad para formar estructuras tridimensionales porosas. Ejemplos de estas aplicaciones son:
Materiales Compuestos: Los filamentos de celulosa bacteriana se pueden usar como refuerzo en materiales compuestos, mejorando su resistencia mecánica y otras propiedades. Esto puede ser relevante en campos como la fabricación de automóviles, la construcción y la ingeniería de materiales.
Textiles: Los filamentos de celulosa bacteriana se utilizan para fabricar tejidos y fibras textiles. Estos pueden tener varias aplicaciones, desde la moda hasta los textiles médicos y técnicos.
Aplicaciones Biomédicas: Gracias a su biocompatibilidad, los filamentos de celulosa bacteriana pueden usarse en una variedad de aplicaciones biomédicas, incluyendo la ingeniería de tejidos, vendajes, suturas y vehículos de liberación de medicamentos.
Electrónica: Los filamentos de celulosa bacteriana tienen potencial para ser usados en electrónica flexible y portátil, gracias a su flexibilidad y resistencia.
Alimentos: En la industria alimentaria, los filamentos de celulosa bacteriana pueden ser utilizados como agentes espesantes, estabilizantes o emulsionantes.
Papel y Embalaje: Los filamentos de celulosa bacteriana también pueden usarse en la fabricación de papel y materiales de embalaje, proporcionando una alternativa sostenible y biodegradable a los materiales de embalaje tradicionales.
El paso de una película o hidrogel de celulosa bacteriana pura a un filamento de celulosa bacteriana es objeto de un procesado posterior o un paso intermedio en el procedimiento de elaboración de celulosa bacteriana.
Los principales métodos conocidos para elaborar filamentos de Celulosa bacteriana son:
Método de Extrusión y Secado: Este es el método más comúnmente utilizado. Primero, se produce un biomaterial de celulosa bacteriana mediante la fermentación de bacterias específicas en un medio de cultivo. Este biomaterial se procesa luego para formar una pasta, la cual se extruye a través de una boquilla para formar filamentos. Los filamentos se someten luego a un proceso de secado para eliminar el agua y endurecer los filamentos. Otra variante de este método es la extrusión en húmedo
"wet-spinning" que utiliza un proceso químico de disolución y coagulación mediante acetona o metanol.
Estos métodos han demostrado tener limitaciones, ya que los filamentos resultantes a menudo poseen una resistencia mecánica insatisfactoria y una falta de uniformidad en términos de espesor y longitud.
Método de Fermentación Modificada: En este enfoque, las condiciones de fermentación se alteran para promover la formación in situ de filamentos de celulosa bacteriana. Esto puede implicar la agitación del medio de cultivo durante la fermentación, lo que induce a las bacterias a formar filamentos en lugar de películas o hidrogeles de celulosa. Una vez completada la fermentación, los filamentos se recogen y se procesan para su uso. Este método puede proporcionar un mayor control sobre las propiedades de los filamentos, pero tiene desventajas, ya que la agitación puede interferir con el crecimiento de las bacterias y la producción de celulosa, y se requiere un control preciso de las condiciones de fermentación para obtener filamentos con las propiedades deseadas.
Método de Electrohilado: Este método implica el uso de un campo eléctrico para producir filamentos de celulosa bacteriana de alta calidad. En este proceso, una solución de celulosa bacteriana se coloca en una jeringa y se aplica un voltaje elevado entre la jeringa y un colector. La solución se extiende hacia el colector debido a la fuerza del campo eléctrico, formando filamentos extremadamente finos y de alta calidad a medida que se seca. Este método puede producir filamentos con un alto grado de uniformidad y propiedades mecánicas superiores, pero puede ser más complicado y costoso de implementar que otros métodos.
En conclusión, aunque la producción de celulosa bacteriana es un campo bien desarrollado, la producción específica de filamentos de celulosa bacteriana con propiedades mecánicas consistentes sigue siendo un desafío en el estado de la técnica actual, siendo necesario el desarrollo de nuevos procedimientos que puedan producir directamente filamentos de celulosa bacteriana con las características deseadas, evitando los problemas asociados con los métodos de producción actuales.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención consiste en un procedimiento para la biofabricación de
filamentos de celulosa bacteriana mediante el cual se consiguen filamentos de celulosa con una resistencia mecánica y simplicidad de producción equivalente a la de un cultivo de celulosa por fermentación estática y con una uniformidad en términos de espesor y longitud equivalentes a los filamentos conseguidos por electrohilado.
Este procedimiento es aplicable en esencia a la elaboración de filamentos de celulosa a partir de cualquier sustrato apropiado, pero está optimizado para elaborar filamentos de celulosa como subproducto del proceso de elaboración de Té Kombucha, concretamente por fermentación de la kombucha ya que se ha demostrado que la celulosa obtenida a partir de este sustrato posee grandes capacidades, mecánicas, térmicas, alto índice de cristalinidad y biocompatibilidad.
El té de kombucha es una bebida fermentada que se elabora a partir de té endulzado con azúcar y se fermenta con una colonia simbiótica de bacterias y levaduras, conocida como SCOBY (Symbiotic Culture Of Bacteria and Yeast). La parte superior de la colonia de bacterias se convierte en una película sólida de celulosa bacteriana, que se puede recolectar y utilizar para diversas aplicaciones.
En concreto el nuevo procedimiento comporta las siguientes fases:
1. - Preparación del medio de cultivo: El primer paso es crear un medio de cultivo nutritivo que permite el crecimiento de las bacterias y la producción de celulosa. Esto se puede hacer con base al té de kombucha con té negro, verde o blanco, dependiendo del color y la textura deseados o en base a un cultivo puro (K. xylinus). El medio de cultivo se esteriliza para matar cualquier organismo indeseable que pueda competir con las bacterias de interés y se deja enfriar a temperatura ambiente y se le añade azúcar.
2. - Carga del biorreactor: Una vez enfriado medio de cultivo, es vertido en un biorreactor de estructura espiral con pared perpendicular al plano del fondo y con un paso equivalente al grosor del filamento deseado. La altura de pared es como mínimo dos veces superior al paso de la espiral. Alternativamente, el biorreactor puede estar constituido por una cubeta en cuyo fondo se ha previsto un scaffold de estructura espiral con las características descritas anteriormente. Se realiza un vertido uniforme del medio de cultivo hasta alcanzar un nivel de aproximadamente la mitad de la altura de pared del biorreactor espiral.
3. - Inoculación: Tras cargar el medio de cultivo en el biorreactor hasta el nivel adecuado, se inocula con las bacterias adecuadas, tales como una colonia de K.xylinus o SCOBY, depositando en la superficie del medio de cultivo una matriz gelatinosa y algo viscosa que contiene la mezcla de bacterias y levaduras que fermentaran el medio de cultivo de forma estática.
4. - Cultivo: Inmediatamente realizada la inoculación del medio de cultivo con la colonia de bacterias, el biorreactor espiral se cierra con una cubierta que permite cierta circulación de aire, pero evita que otras partículas entren. De este modo se incuba el medio inoculado a una temperatura adecuada (alrededor de 25-30 grados Celsius) durante un tiempo controlado, durante el cual, las bacterias y levaduras metabolizan de forma estática los azúcares del cultivo produciendo ácido acético, gas y una matriz de celulosa como producto secundario que se deposita en la superficie del medio de cultivo, formando una película sólida que se acomodará a la forma espiral del biorreactor.
5. - Extracción del filamento: Una vez la fermentación estática ha terminado, se ha generado una matriz espesa de celulosa bacteriana en la superficie del cultivo. Esta matriz de celulosa se ha acomodado a la estructura espiral del biorreactor, por lo que, el ser extraída conforma un filamento de celulosa bacteriana con una longitud igual a la de la espiral y un diámetro igual a su paso.
6. - Purificación y tratamiento: El filamento de celulosa bacteriana extraído del biorreactor espiral es purificado para eliminar los subproductos metabólicos, los restos del medio de cultivo y las bacterias muertas. Seguidamente, el filamento puede ser sometido a un tratamiento que modifique sus características mecánicas ya que en su forma pura la celulosa bacteriana es rígida y frágil.
7. - Secado: después de la purificación y tratamiento, el filamento de celulosa bacteriana se seca total o parcialmente a temperatura ambiente o en un horno a baja temperatura. El método de secado puede afectar las propiedades finales de la celulosa, por lo que este debe elegirse en función de la aplicación final.
De esta forma se obtiene un filamento de celulosa bacteriana con una resistencia mecánica equivalente a la de un cultivo de celulosa por fermentación estática y con una uniformidad en términos de espesor y longitud equivalentes a los filamentos conseguidos por electrohilado.
Otro aspecto de la invención se refiere a un biorreactor para la biofabricación de filamentos de celulosa bacteriana que está constituido por una estructura espiral con pared perpendicular al plano del fondo y con un paso equivalente al grosor del filamento deseado, en cuyo interior se genera el filamento de celulosa bacteriana.
La altura de pared del biorreactor espiral es como mínimo dos veces superior al paso de la espiral y es cerrado mediante una cubierta que permite la recirculación de aire para facilitar la fermentación estática.
Alternativamente, el biorreactor puede estar constituido por una cubeta en cuyo fondo se ha previsto un scaffold de estructura espiral con las características descritas anteriormente.
Este biorreactor permite la biofabricación simplificada de filamentos de celulosa bacteriana por fermentación estática, evitando la necesidad de agitación o el uso de campos eléctricos durante la fermentación, lo cual modificaba las características mecánicas finales del filamento de celulosa obtenido.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1.- Muestra una vista de un biorreactor según la invención constituido por una cubeta en cuyo fondo se ha previsto un scaffold de estructura espiral.
Figura 2.- Muestra la forma de extracción del filamento de celulosa bacteriana del interior del biorreactor.
Figura 3.- Muestra una vista detallada del medio de cultivo en el biorreactor con el filamento de celulosa bacteriana antes de ser extraído.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Ejemplo 1 Cultivo mixto Té Kombucha (SCOBY)
1.- Preparación del medio de cultivo: En este caso, el medio de cultivo consiste en una
infusión de 2 g de té verde Kombucha en 180 ml de agua destilada a la que se añade 5 g de azúcar panela.
2. - Carga del biorreactor: El té verde Kombucha azucarado, una vez frío a temperatura ambiente, es vertido en un biorreactor espiral que en el ejemplo ilustrado está constituido por una cubeta (1) en cuyo interior se dispone un scaffold de estructura espiral (2) de 100 mm de diámetro, 3000 mm de longitud, 15 mm de altura de pared (P) de y 2 mm de paso (A).
3. - Inoculación: Tras verter el medio de cultivo en el biorreactor, se inocula con 20 ml de cultivo SCOBY que se deposita en la superficie del medio de cultivo.
4. - Cultivo: Tras inocular el medio de cultivo con la colonia SCOBY, el biorreactor espiral se cierra con una cubierta (3) y se incuba a una temperatura de 28 °C durante 21 días.
5. - Extracción del filamento: Tras 21 días de fermentación estática, se ha creado una matriz de celulosa bacteriana (4) en la superficie del medio de cultivo (5) que gracias a la estructura del biorreactor espiral tiene la estructura de un filamento (6) de 3000 mm de largo y 2 mm de diámetro, el cual es extraído por tracción del biorreactor espiral.
6. - Purificación y tratamiento: El filamento de celulosa bacteriana extraído de biorreactor espiral es introducido en una incubadora agitada a 19,5 °C y 50 rpm que contiene una disolución de hidróxido de sodio (NaOH) al 20% durante 24 horas para purificar y separar los restos del medio de cultivo que pudieran haber quedado adheridos. Seguidamente es introducido en una incubadora agitada a 19,5 °C y 50 rpm que contiene una disolución de 10% de glicerol durante 24 horas para flexibilizar y mejorar las propiedades mecánicas del filamento, ya que la celulosa bacteriana en su forma pura es rígida y frágil. Al mismo tiempo, los filamentos de celulosa bacteriana tratados con glicerol muestran una mayor estabilidad frente a factores ambientales, como la humedad y los cambios de temperatura. El glicerol actúa como un agente plastificante, reduciendo la rigidez de la celulosa y ayudando a evitar su descomposición o degradación. Esto prolonga su vida útil y mejora su resistencia a la humedad.
7. - Secado: Después del tratamiento con glicerol, el filamento de celulosa bacteriana con óptimas características de flexibilidad y estabilidad frente a factores
medioambientales es totalmente secado sobre papel encerado a temperatura ambiente, para obtener un filamento de celulosa bacteriana flexible y duradero, o es parcialmente secado y bobinado en húmedo para poder tejer con el filamento húmedo.
Ejemplo 2 Cultivo puro (K.xylinus)
1. - Preparación del medio de cultivo: En este caso, el medio de cultivo consiste una mezcla de 0.4 g de Chitosan y 4 g de Peptona diluidos en 200 ml de agua destilada a la que se añade 4 g de d-glucosa.
2. - Carga del biorreactor: Este medio de cultivo a temperatura ambiente, es vertido en un biorreactor de estructura espiral de 100 mm de diámetro, 3000 mm de longitud, una altura de pared (P) de 15 mm y con un paso (A) de 5 mm.
3. - Inoculación: Tras verter el medio de cultivo en el biorreactor, se inocula con 2 g de levadura y una colonia de Komagataeibacter xylinus que se deposita en la superficie del medio de cultivo.
4. - Cultivo: Tras inocular el medio de cultivo con Komagataeibacter xylinus, el biorreactor espiral se cierra con una cubierta y se incuba a una temperatura de 28°C durante 6 días.
5. - Extracción del filamento: Tras 6 días de fermentación estática, se ha creado una matriz de celulosa bacteriana (4) en la superficie del medio de cultivo (5) que gracias a la estructura del biorreactor espiral tiene la estructura de un filamento (6) de 3000 mm de largo y 5 mm de diámetro, el cual es extraído del biorreactor.
6. - Purificación y tratamiento: El filamento de celulosa bacteriana (6) extraído de biorreactor espiral es introducido en una incubadora agitada a 19,5 °C y 50 rpm que contiene una disolución de hidróxido de sodio (NaOH) al 20% durante 24 horas para purificar y separar los restos del medio de cultivo que pudieran haber quedado adheridos. Seguidamente es introducido en una incubadora agitada a 19,5 °C y 50 rpm que contiene una disolución de 10% de glicerol durante 24 horas para flexibilizar y mejorar las propiedades mecánicas del filamento, ya que la celulosa bacteriana en su forma pura es rígida y frágil. Al mismo tiempo, los filamentos de celulosa bacteriana tratados con glicerol muestran una mayor estabilidad frente a factores ambientales, como la humedad y los cambios de temperatura. El glicerol actúa como un agente plastificante, reduciendo la rigidez de la celulosa y ayudando a evitar su
descomposición o degradación. Esto prolonga su vida útil y mejora su resistencia a la humedad.
7.- Secado: Después del tratamiento con glicerol, el filamento de celulosa bacteriana con óptimas características de flexibilidad y estabilidad frente a factores medioambientales es totalmente secado sobre papel encerado a temperatura ambiente para obtener un filamento de celulosa bacteriana flexible y duradero, o es parcialmente secado y bobinado en húmedo para poder tejer con el filamento húmedo.
Claims (3)
1. - Procedimiento para la biofabricación de filamentos de celulosa bacteriana caracterizado porque el medio de cultivo (5) es vertido en un biorreactor de estructura espiral (2) cerrado m ediante una cubierta (3) que perm ite cierta circulación de aire, cuyo paso (A) es equivalente al grosor del filamento deseado (6), y cuya pared es perpendicular al plano del fondo y presenta una altura (P) como mínimo dos veces superior al paso de la espiral (A), en el que, tras ser inoculado el medio de cultivo (5), las bacterias y levaduras metabolizan de forma estática los azúcares del cultivo produciendo ácido acético, gas y una matriz de celulosa bacteriana (4) como producto secundario que se deposita en la superficie del medio de cultivo (5), formando una película sólida que se ha acomodado a la estructura espiral (2) del biorreactor, de modo que al ser extraída de este, conforma un filamento de celulosa bacteriana (6) con una longitud igual a la de la espiral y un diámetro igual al paso (A).
2. - Biorreactor para la biofabricación de filamentos de celulosa bacteriana de acuerdo con el procedimiento de la invención, caracterizado porque presenta una estructura espiral (2) cerrada mediante una cubierta (3) que permite cierta circulación de aire, cuyo paso (A) corresponde al grosor del filamento deseado (6), y cuya pared es perpendicular al plano del fondo y presenta una altura (P) como mínimo dos veces superior al paso de la espiral (A).
3. - Biorreactor para la biofabricación de filamentos de celulosa bacteriana según reivindicación segunda, caracterizado porque está constituido por una cubeta (1) cerrada con una cubierta (3) que permite cierta circulación de aire, en cuyo fondo se ha previsto un scaffold de estructura espiral (2) cuyo paso (A) corresponde al grosor del filamento deseado (6) y cuya pared es perpendicular al plano del fondo y presenta una altura (P) como mínimo dos veces superior al paso de la espiral (A).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES202330635A ES2954111B2 (es) | 2023-07-25 | 2023-07-25 | Procedimiento para la biofabricacion de filamentos de celulosa bacteriana y biorreactor de acuerdo con el procedimiento |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES202330635A ES2954111B2 (es) | 2023-07-25 | 2023-07-25 | Procedimiento para la biofabricacion de filamentos de celulosa bacteriana y biorreactor de acuerdo con el procedimiento |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2954111A1 true ES2954111A1 (es) | 2023-11-20 |
| ES2954111B2 ES2954111B2 (es) | 2023-12-26 |
Family
ID=88789213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES202330635A Active ES2954111B2 (es) | 2023-07-25 | 2023-07-25 | Procedimiento para la biofabricacion de filamentos de celulosa bacteriana y biorreactor de acuerdo con el procedimiento |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2954111B2 (es) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3674454A1 (en) * | 2018-12-28 | 2020-07-01 | Lenzing Aktiengesellschaft | Cellulose filament process |
| CN114763627A (zh) * | 2021-01-14 | 2022-07-19 | 上海大学 | 一种静电纺丝纤维素纳米纤维及其制备方法 |
| US20230042125A1 (en) * | 2019-12-31 | 2023-02-09 | China Textile Academy | Continuous Preparation Method of Cellulose Fibers |
-
2023
- 2023-07-25 ES ES202330635A patent/ES2954111B2/es active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3674454A1 (en) * | 2018-12-28 | 2020-07-01 | Lenzing Aktiengesellschaft | Cellulose filament process |
| US20230042125A1 (en) * | 2019-12-31 | 2023-02-09 | China Textile Academy | Continuous Preparation Method of Cellulose Fibers |
| CN114763627A (zh) * | 2021-01-14 | 2022-07-19 | 上海大学 | 一种静电纺丝纤维素纳米纤维及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| CHANDANA AGGARAPU ET AL. Recent Developments in Bacterial Nanocellulose Production and its Biomedical Applications. Journal of Polymers and the Environment OCT 2022. , 30/09/2022, Vol. 30, Páginas 4040-4067 ISSN 1566-2543(print) ISSN 1572-8919(electronic), (DOI: doi:10.1007/s10924-022-02507-0) página 4043 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2954111B2 (es) | 2023-12-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhu et al. | Kombucha‐synthesized bacterial cellulose: Preparation, characterization, and biocompatibility evaluation | |
| WO2021000589A1 (zh) | 一种生物外科补片的制备方法及基于该方法制备的生物外科补片及其应用 | |
| CN101288778A (zh) | 多孔细菌纤维素海绵的制备方法 | |
| CN107789674B (zh) | 具有多孔微球结构的复合生物膜材料的制备方法及其产品和应用 | |
| CN110559877A (zh) | 一种亲水、抗菌双重改性超滤膜的制备方法及其应用 | |
| JP2024507014A (ja) | 高性能の断熱性を有する菌糸体ベースの材料およびそれに関連する方法 | |
| Naeem et al. | Three-dimensional bacterial cellulose-electrospun membrane hybrid structures fabricated through in-situ self-assembly | |
| CN107149702A (zh) | 一种聚多巴胺改性多孔支架的制备 | |
| CN105457095A (zh) | 一种角蛋白/丝素蛋白复合致密膜及其制备方法 | |
| CN114395142B (zh) | 基于硼酸酯键制备各向异性可编程水凝胶的方法以及水凝胶 | |
| ES2954111B2 (es) | Procedimiento para la biofabricacion de filamentos de celulosa bacteriana y biorreactor de acuerdo con el procedimiento | |
| CN106822992A (zh) | 基于蚕丝丝素蛋白的植入人体可降解生物材料的制备方法 | |
| CN109914141A (zh) | 一种细菌纤维素提纯分离的方法 | |
| Zhang et al. | Using in situ nanocellulose‐coating technology based on dynamic bacterial cultures for upgrading conventional biomedical materials and reinforcing nanocellulose hydrogels | |
| WO2017100878A1 (pt) | Processo de obtenção de membranas assimétricas, membranas assim obtidas e uso | |
| CN106421914B (zh) | 一种丝素纤维复合支架及其制备方法 | |
| CN101204592B (zh) | 仿生化组织工程食道的制备方法 | |
| CN106589977B (zh) | 一种丝素/尼龙复合材料及其制备方法 | |
| CN102585460A (zh) | 一种壳聚糖-聚己内酯多孔复合材料及其制备方法 | |
| JP2007309872A (ja) | 透過型電子顕微鏡用試料の調製方法 | |
| CN106390197A (zh) | 一种应激活性组织工程支架材料及其制备方法 | |
| CN111893765A (zh) | 一种纤维素/丝蛋白复合气凝胶长纤维及其制备方法 | |
| CN113429588B (zh) | 一种蚕茧提取物水凝胶的制备方法 | |
| KR100588228B1 (ko) | 친수화성 합성 및 천연 폴리에스터 나노섬유와, 천연폴리에스터를 이용한 상처 피복제 및 그 제조방법 | |
| CN107880566B (zh) | 具有有序微沟槽结构的丝素蛋白-plga复合材料及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2954111 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20231120 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2954111 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B2 Effective date: 20231226 |