III Simposio de Postgrado 2025: Ingeniería, ciencia e innovación

11 193 Desarrollo de un modelo dinámico para implementar estrategias de control para cultivos celulares en perfusión Darko Yurac ¹* Ziomara Gerdtzen ² J. Cristian Salgado ¹ , ² ¹ PMDC Lab, Departamento de Ingeniería Química, Biotecnología y Materiales, Universidad de Chile ² Centro de Biotecnología y Bioingeniería (CeBiB), Universidad de Chile *E-mail: darko.yurac@ug.uchile.cl La industria biofarmacéutica ha avan- zado hacia la intensificación de pro - cesos [1] . Destacando, el cultivo celular en biorreactores de perfusión como estrategia para atender la creciente demanda de anticuerpos monoclo- nales y productos de terapia génica y celular. El mercado de bioproductos registró ventas globales superiores a 125 MMUSD en 2020 [2] . En Fig 1 se muestra que los biorreactores de per- fusión tienen una entrada de medio fresco (F in ); un dispositivo de retención celular (CRD) que separa y devuelve la biomasa, y flujos de salida de sobre - nadante (F H ) y de sangrado (F B ) para regular la densidad celular. Este modo de operación permite densidades celu- lares hasta diez veces mayores que en cultivos fed-batch, mejorando su pro- ductividad y reduciendo costos ope- racionales. Sin embargo, su operación continua a altas densidades celulares impone desafíos en análisis, monitoreo y control del proceso [1] . Este trabajo se centra en el desarrollo de un mo- delo dinámico basado en balances de masa para especies claves, que permi- ta describir con precisión las trayec- torias temporales de las variables de estado del cultivo celular en sistemas de perfusión [4] . Este modelo se utilizará para implementar y comparar el des- empeño de estrategias de control clá- sico y de control predictivo por modelo (NMPC) [3] para cumplir con el objetivo de control de mantener condiciones operativas estables y favorecer el au- mento de biomasa. El enfoque busca capturar las interacciones entre varia- bles biológicas y operacionales, per- mitiendo asegurar una operación del equipo que respete sus restricciones operacionales. Los resultados indican que el controlador NMPC presenta un mejor desempeño que el controlador clásico en cuanto al cumplimiento del objetivo de control y la satisfacción de las restricciones operacionales del proceso. Este trabajo contribuye al diseño de herramientas de modela- miento y control aplicadas a cultivos celulares en perfusión, fortaleciendo su viabilidad como plataforma robus- ta y escalable dentro de la producción biofarmacéutica Resumen __Referencias [1] C. Matanguihan and P. Wu, Curr. Opin. Biotechnol. 78, 102828 (2022). [2] M. K. F. Wolf et al., Biochem. Eng. J. 151, 107295 (2019). [3] A. Sakaki, T. Namatame, M. Nakaya, and T. Omasa, Biotechnol. Bioeng. 121, 605–617 (2024). [4] A. Richelle, B. Corbett, P. Agarwal, A. Vernersson, J. Trygg, and C. McCready, Front. Bioeng. Biotechnol. 10, 948905 (2022). Figura 1: Biorreactor de perfusión.