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Biocatalizadores inmovilizados

Los biocatalizadores inmovilizados son enzimas, células, u organelos (o combinaciones de ellos), los cuales se encuentran en un estado que permite su reutilización.

Los materiales biológicamente activos se inmovilizan, principalmente, para permitir su uso continuo o repetido en un ambiente controlado (por ejemplo, en un biorreactor). La inmovilización de una enzima sobre un soporte puede estabilizar su estructura terciaria y prolongar su vida útil.

Las enzimas pueden retenerse en un reactor por: enlaces a las superficies de tipo covalente, iónico o de adsorción; por entrecruzamiento; atrapamiento en geles y polímeros; inclusión en micelas; o retención por medio de sistemas de membrana. Los métodos empleados para retener células completas en un reactor son: la inmovilización en geles y polímeros; atrapamiento en sólidos porosos o lechos de partículas; formación de biopelículas y flóculos; y la utilización de sistemas de membrana. En los procesos continuos, debe centrarse la atención en las pérdidas de enzima, especialmente cuando la pared celular se ha permeabilizado para facilitar el transporte de sustrato y de producto y la matriz de soporte no retiene la enzima.

La mayoría de las técnicas y los principios que se aplican a la inmovilización enzimática, son aplicables a la inmovilización de células. En efecto, desde el punto de vista de la ingeniería, existe poca razón para distinguir entre los dos tipos de biocatalizadores. La aplicación de biopelículas o de microorganismos que se inmovilizan naturalmente por su habilidad para formar flóculos no tiene contraparte en la tecnología de enzimas, pero están implícitos los mismos principios de difusión y reacción.

Bajo condiciones naturales, los microorganismos tienden a crecer en agregados ligados a superficies sólidas o formando películas (biopelículas) sobre una gran variedad de materiales. Estudios realizados sobre poblaciones microbiales en los ríos, muestran que muy pocos microorganismos existen libres en suspensión; en lugar de esto, tienden a permanecer asociados a superficies sólidas (por ejemplo, a partículas de arena).