Há muitos anos, microrganismos como bactérias e leveduras (ou parte deles) são utilizados para obter produtos de interesse humano, como vinho, cerveja ou uma proteína recombinante (que pode ser liberada pelo microrganismo no meio de cultivo durante a incubação) e que poderá ser utilizada para diferentes finalidades biológicas.
O processo pelo qual se obtém esse produto é chamado de cultivo ou bioprocesso, e pode ser realizado em equipamentos como uma incubadora com agitação orbital (também chamada de incubadora shaker) ou um biorreator. Incubadoras com agitação possibilitam a regulação do fornecimento de gás carbônico (CO2) e umidade do ar, mantém a temperatura e a agitação/oxigenação desejada, além de oferecer recursos (como revestimento microbiano e radiação ultravioleta) que minimizam as contaminações. Tudo isso permite o adequado desenvolvimento de um bioprocesso e a obtenção de resultados confiáveis e reprodutíveis.
Fases de um bioprocesso
O bioprocesso permite a obtenção de diferentes produtos a partir de um microrganismo (bactéria, fungo, levedura), célula (animal ou vegetal) ou uma enzima. E o desenvolvimento de um bioprocesso (Figura 1) inclui 4 etapas básicas:
- Fase Lag: fase de latência, quando as células se ajustam às novas condições ambientais.
- Fase Log: fase exponencial, quando o microrganismo já está adaptado e atinge a velocidade máxima de crescimento.
- Fase estacionária: fase em que os nutrientes se esgotam e há acúmulo dos componentes tóxicos das células mortas, estabelecendo um equilíbrio entre proliferação e morte de microrganismos/células.
- Fase de morte: fase de extinção, quando a taxa de crescimento cai significativamente devido o consumo total de nutrientes e o excesso de metabólitos tóxicos, resultando em perda líquida e o fim do bioprocesso.
Após a finalização do bioprocesso, ocorre a coleta e processamento dos produtos, para posterior purificação do produto de interesse.
Ao longo de um bioprocesso podem ser utilizados uma incubadora orbital ou um biorreator (Figura 2). A incubadora torna-se necessária em diferentes experimentos como estudos nutricionais, caracterização de agentes biológicos, testes in vitro, triagens, provas de conceitos, entre outros. Enquanto um biorreator é comumente utilizado para otimização de processos, estudos de viabilidade econômica, estratégia de cultivo e escalonamento, entre outros. Além das diferentes aplicações, a incubadora orbital e o biorreator também diferem na capacidade de trabalho: pequenos volumes são cultivados em incubadora orbital e volumes maiores (larga escala) em biorreator.
Mas como escolher o melhor equipamento para a realizar o seu bioprocesso? Quais as principais características e vantagens o equipamento deve ter? A seguir, vamos esclarecer essas dúvidas e te ajudar a escolher a melhor opção para um experimento realizado em pequena escala (volumes menores).
Como escolher a melhor incubadora com agitação orbital
Para escolher uma incubadora com agitação orbital, é preciso estar atento a algumas informações, relacionadas ao seu experimento e ao local de trabalho, que listamos a seguir.
- Tipo de organismo a ser cultivado: o tipo de organismo cultivado influencia a escolha de algumas especificações da incubadora, como diâmetro da órbita, temperatura, umidificação, velocidade de agitação, controle de luz e CO2 e suscetibilidade à contaminação.
- Capacidade necessária: a forma como as culturas serão cultivadas (volume por poço, tubo ou frasco) e o volume do processo (litros de cultura, biomassa total ou o número de experimentos a serem realizados) devem ser considerados. O volume de enchimento do recipiente pode influenciar o resultado visto que uma melhor oxigenação pode ser obtida se o volume de enchimento for entre 10-15% do frasco de agitação.
- Tipo de recipiente usado: as incubadoras com agitação orbital mais modernas permitem o uso de diferentes tipos de frascos como tubos de ensaio, frascos Fernbach largos, além do Erlenmeyer comumente utilizado.
- Tipo de sistema utilizado: é importante considerar se a incubadora com agitação deve ser um sistema único (unidade compacta de bancada) ou sistema múltiplo (unidade empilhável). O sistema múltiplo permite o empilhamento das unidades, o que possibilita o trabalho simultâneo com diferentes aplicações com economia do espaço laboratorial.
- Localização do equipamento: o ambiente onde a incubadora com agitação será instalada também merece atenção. As dimensões e peso do equipamento são importantes para definir o tipo de piso e andar (térreo ou superior) do ambiente onde ele será instalado. Outros aspectos como a ventilação do ambiente, espaço necessário para instalação de cilindro de gás e para abertura das portas do equipamento e a facilidade de limpeza do local também devem ser considerados.
Aspectos de usabilidade
Para garantir eficiência ao seu bioprocesso é importante que a incubadora com agitação orbital tenha algumas características como:
– Controle de condições de funcionamento que permita a uniformização no controle de parâmetros de funcionamento (velocidade, temperatura, umidade, etc.) possibilitando grande reprodutibilidade dentre os experimentos. Preferencialmente, dispor de um software de controle que supervisione o funcionamento e emita alarmes em caso de desvio de parâmetros operacionais;
– Design ergonômico que permita a manipulação das bandejas e frascos sem esforço para o usuário nem a necessidade de degraus ou banco de apoio para acesso ao interior da câmara;
– Facilidade de manuseio que permita uma limpeza fácil e minimize a necessidade de abrir a câmara de incubação, o que poderia prejudicar o experimento;
– Segurança que possua travamento automático da bandeja impedindo que a agitação inicie sem que a bandeja esteja presa corretamente; que possua reinício automático com fechamento da porta, evitando que o operador se esqueça de reiniciar a agitação; que possua um sistema de parada e partida com um progresso delicado até a velocidade final programada.
– Plataforma de software: alguns modelos de incubadora com agitação orbital possuem software associado que além de planejar, controlar e analisar os bioprocessos, pode também integrar fluxos de trabalho, dispositivos e informações baseados na web.
Multitron: um exemplo de incubadora com agitação orbital
O Multitron atual é a quarta geração da incubadora com agitação orbital, da empresa INFORS HT, disponível no mercado desde 1991, que possui alguns dos recursos mais valorizados pelos usuários e pode ser customizado em mais de 500 configurações diferentes de forma a se adaptar às necessidades dos mais diversos laboratórios. Destacamos a seguir, seis recursos com maior destaque deste equipamento.
1- Bandeja removível: a bandeja desliza sobre a porta de modo a ficar segura e acessível de todos os ângulos facilitando a manipulação dos materiais adicionados à incubadora, sem a necessidade de ser totalmente removida para carga e descarga.
2- Alta capacidade: embora tenha um exterior compacto (altura máxima de 1,40m para a bandeja mais alta numa configuração de 3 incubadoras empilhadas), o equipamento possui um interior espaçoso permitindo a utilização de até 6 frascos de 5 litros por unidade e maior número de frascos adicionais.
3- Facilidade de limpeza: possui design higiênico com revestimento antimicrobiano, reduzindo o risco de contaminação, resistência à corrosão, e fácil remoção da bandeja e acesso à plataforma que também facilitam a limpeza do equipamento. Além disso, o dreno de escoamento para eventuais derrames no interior da câmara minimiza o tempo de paragem em caso de acidentes.
4- Facilidade de acesso ao compartimento superior: o equipamento possui uma altura de trabalho confortável e acessível mesmo quando utilizado o empilhamento de unidades.
5- Grande versatilidade de sistemas de fixação de amostras, incluindo o Sticky Stuff: uma esteira adesiva (verde), utilizável em superfícies metálicas com ou sem orifícios, para a fixação de uma ampla variedade de acessórios de cultivo nas bandejas das incubadoras. Pode ser reutilizado em diferentes experimentos, resistente a diferentes temperaturas e de fácil limpeza.
6- Distintas órbitas e velocidades de trabalho: a seleção da órbita e velocidade adequadas para cada tipo de cultura é essencial para se obter uma aeração e homogeneidade adequadas do meio. As diferentes órbitas disponíveis – 25mm para cultivo de microorganismos; 50mm para cultivos de células; 3mm e 1.000 rpm para utilização com microplacas – devem ser selecionadas de acordo com o tipo de bioprocesso.
Como vimos ao longo do texto, a escolha do modelo de incubadora com agitação orbital pode influenciar diretamente no desenvolvimento e resultados do seu bioprocesso. Essa escolha também requer atenção aos recursos oferecidos pelo equipamento e às necessidades do seu experimento. No próximo texto, conheceremos as boas práticas de utilização deste equipamento que impactam positivamente os seus resultados.
Este é um texto patrocinado pela INFORS HT, especialista em biorreatores, agitadores-incubadoras e software de controle de bioprocessos.
Cite este artigo:
LOPES, B. Como escolher a Incubadora Shaker ideal para o seu bioprocesso. Revista Blog do Profissão Biotec, v. 8, 2021. Disponível em: <https://profissaobiotec.com.br/escolher-incubadora-shaker-ideial-para-bioprocesso/>. Acesso em: dd/mm/aaaa.
