Síntese ótima de processos de purificação de proteínas. - Vásquez Alvarez, Elsa (2000)
Há um crescente interesse no desenvolvimento de métodos sistemáticos para a síntese de etapas de purificação de produtos da fermentação, que são freqüentemente os estágios mais difíceis e os mais caros num processo bioquímico. Existem diversastécnicas de recuperação e purificação de misturas de proteínas, sendo as etapas cromatográficas as mais importantes e essenciais no caso de produtos terapêuticos, tais como as vacinas e os antibióticos, os quais requerem um nível de pureza muitoelevado (98 - 99,9%). A pureza desejada é alcançada depois de diversas etapas e em cada uma delas a mistura é separada em duas correntes, uma que contém a proteína alvo e a outra que é descartada. Um dos desafios principais na síntese deestágios de purificação é a seleção e arranjo da seqüência apropriada das etapas cromatográficas. A presente dissertação tem como objetivo desenvolver metodologias para a síntese dos processos de purificação de proteínas, mediante modelosmatemáticos de programação mista inteira. Primeiramente, um modelo de otimização é proposto, o qual usa dados físico - químicos numa mistura de proteínas, que contém o produto desejado, calculando o número mínimo das etapas de purificação portécnicas cromatográficas candidatas que devem atingir um nível especificado de pureza. Uma vez que diversas seqüências podem alcançar a especificação da proteína alvo, um segundo modelo é gerado o qual pode utilizar o número total das etapasencontradas no primeiro modelo para selecionar as operações e sua seqüência que maximize a pureza do produto. Além disso, modelos são gerados para o caso especial em que o processo de purificação é independente da seqüência, ou seja, somente aseleção das etapas deve ser determinada. Finalmente, modelos baseados na lógica disjuntiva são gerados na forma mista inteira e resolvidos para a minimização de passos e pureza máxima, para o caso especial em que a seqüência é irrelevante assim ) como para o caso da otimização da seqüência de técnicas cromatográficas. Em todos os casos os modelos resultantes possuem a estrutura mista - inteira linear e foram resolvidos pelo método Branch and Bound baseado em programaçãolinear. A metodologia é testada em diversos exemplos com dados experimentais, contendo até 13 contaminantes e um conjunto de 22 etapas cromatográficas candidatas. As soluções ótimas são verificadas experimentalmente e comparadas com as obtidaspor sistemas especialistas. Os modelos baseados em disjunções apresentaram reduções de até três ordens de grandeza nos tempos computacionais.