Fabricação contínua de antibióticos beta-lactâmicos
Com reação enzimática combinada e cristalização
A cristalização geralmente é considerada uma etapa final na produção de uma espécie química desejada, especialmente se a pureza e a morfologia do produto forem importantes. No presente trabalho, todo um processo é aprimorado pelo acoplamento da cristalização a uma reação de síntese, melhorando assim o rendimento e a seletividade do processo. A pesquisa se concentra na síntese catalisada enzimaticamente de antibióticos beta-lactâmicos, que estão entre os produtos farmacêuticos mais consumidos em todo o mundo. Além de controlar cineticamente o sistema para evitar a hidrólise, outra forma de melhorar o rendimento e a seletividade do processo é combinando a síntese do alvo com a cristalização, que mantém a concentração das espécies-alvo em um valor baixo, reduzindo efetivamente a taxa de reações indesejadas e estabilizando as espécies do produto. A execução dessas etapas em um recipiente contínuo oferece muitas oportunidades exclusivas para a fabricação contínua, como controle de processo mais fácil, maior produtividade e eliminação de variações de lote para lote.
No trabalho descrito nesta apresentação, foi desenvolvido um modelo de processo para uma planta piloto que incluiu um reator-cristalizador MSMPR acoplando modelos cinéticos relevantes de reação e cristalização, informados por tecnologias analíticas de processo (FBRM, ReactIR, PVM). Simulações de processo foram então usadas para avaliar a interação entre diferentes atributos do processo, como produtividade e conversão de reagentes, sob diferentes condições. Na etapa seguinte, uma planta piloto incluindo reservatórios de alimentação, um reator-cristalizador MSMPR, um separador e uma unidade de filtração foi construída para a produção contínua de cristais antibióticos beta-lactâmicos com uma taxa de produção de 2-10 g/h. Um desafio crítico específico para este sistema incluiu a separação do biocatalisador suportado sólido dos cristais do produto. O primeiro deve ser retido no sistema, enquanto o último (produto cristalino) deve ser removido.
Sobre o apresentador
Martha Grover
Escola de Engenharia Química e Biomolecular, Instituto de Tecnologia da Geórgia
Martha Grover é professora da Escola de Engenharia Química e Biomolecular da Georgia Tech e presidente associada de estudos de pós-graduação. Ela obteve seu bacharelado em Engenharia Mecânica pela Universidade de Illinois, Urbana-Champaign, e seu mestrado e doutorado em Engenharia Mecânica pela Caltech. Ela ingressou na Georgia Tech como professora assistente em 2003. Em 2011, ela recebeu o Prêmio Jovem Pesquisador de Destaque da Divisão de Tecnologia de Computação e Sistemas da AIChE e, em 2019, o Prêmio Himmelblau por Inovações em Educação em Engenharia Química Baseada em Computador. Seu programa de pesquisa é dedicado à compreensão, modelagem e engenharia da automontagem de átomos e pequenas moléculas para criar estruturas em larga escala e funcionalidades complexas. Sua abordagem baseia-se na engenharia de sistemas de processo, combinando modelagem e experimentos em aplicações dominadas pela cinética, incluindo deposição de superfície, crescimento de cristais, engenharia de reação de polímeros e montagem coloidal.
