La coltivazione microbica rappresenta una fase critica in numerosi ambiti della ricerca scientifica e industriale. Le metodologie tradizionali basate su beute agitate con campionamenti periodici presentano limiti strutturali in termini di riproducibilità, controllo dei parametri di processo, scalabilità e rischi di contaminazione. I bioreattori personali RTS di Biosan, basati sull’innovativa tecnologia Reverse Spin®, nascono per superare questi limiti, offrendo un sistema compatto, sterile e completamente monitorato per colture microbiche altamente riproducibili e con crescita estremamente rapida.
Perché i laboratori incontrano difficoltà nella coltivazione microbica
I sistemi di coltura tradizionali soffrono di problematiche ricorrenti:
- elevato rischio di contaminazione dovuto a contenitori aperti e sonde riutilizzabili;
- scarsa crescita di ceppi sensibili, anaerobi o a crescita lenta;
- formazione di schiuma con conseguente stress cellulare;
- assenza di monitoraggio in tempo reale di parametri critici come OD, pH e ossigeno disciolto;
- difficoltà nel trasferire i risultati da beuta a bioreattore pilota.
I bioreattori RTS rispondono a queste criticità integrando in un’unica piattaforma miscelazione, termostatazione, misura ottica e data logging continuo.
Tecnologia Reverse Spin®: principio di funzionamento
Il cuore tecnologico dei sistemi RTS è il movimento Reverse Spin®, un moto di rotazione alternata oraria/antioraria della provetta conica.
Durante la rotazione:
- il liquido forma un sottile film sulle pareti della provetta;
- il cambio di direzione favorisce un’intensa miscelazione gas liquido;
- si ottiene un’elevata solubilizzazione dell’ossigeno senza formazione di schiuma.
Questo approccio consente valori di trasferimento di ossigeno (kLa) paragonabili a bioreattori molto più grandi, mantenendo volumi di lavoro ridotti.
Sensori integrati e misurazioni in tempo reale
RTS 1 e RTS 1C
I modelli RTS 1 e RTS 1C sono dotati di:
- misura non invasiva della densità ottica (OD) tramite LED NIR (850 nm);
- range di misura fino a ~50 OD equivalente OD600;
- controllo accurato di temperatura e velocità di rotazione.
La misurazione avviene durante la rotazione ad alta velocità, garantendo omogeneità della sospensione e riproducibilità dei dati.
RTS 8 e RTS 8 Plus
I sistemi multi posizione RTS 8 e RTS 8 Plus estendono le funzionalità:
- misura densità ottica fino a 100 OD equivalente OD600;
- monitoraggio non invasivo di pH e O₂ (RTS 8 Plus) tramite sensori fluorescenti integrati nelle provette;
- acquisizione simultanea di fino a 8 colture in parallelo.
- 8 bioreattori indipendenti per screening multiplo
Queste caratteristiche rendono il sistema ideale per colture in parallelo e screening ad alta produttività.
Il bioreattore TubeSpin
La crescita microbica avviene all’interno di provette a fondo conico dotate di tappo con ventilazione sterile, tale condizione è la più simile a quella dei bioreattori da laboratorio e da processo
- Il volume di lavoro è di pochi millilitri e richiede quantità minime di terreno e inoculo
- Ogni mini-reattore è single-use pertanto non saranno necessarie complesse e costose procedure di sterilizzazione
- I bioreattori utilizzarti su RTS-8 Plus integrano sensori spot per pH e ossigeno disciolto
Software e gestione dei dati
Il software RTS consente:
- visualizzazione in tempo reale delle curve di crescita;
- calcolo automatico del tasso di crescita;
- grafici 2D e 3D di interdipendenza tra parametri;
- esportazione dei dati e report automatici (es. cloud o Google Drive);
- funzionamento non presidiato, inclusi cicli notturni e nei week end.
Applicazioni e target di mercato
I bioreattori personali RTS trovano applicazione in numerosi settori:
Biotech e Pharma
- espressione proteica ricombinante;
- screening antibiotici;
- preparazione di plasmidi.
Ricerca accademica
- studi di cinetica di crescita;
- fisiologia microbica e risposta allo stress;
- didattica avanzata.
Industria alimentare e fermentazioni
- fermenti lattici e probiotici;
- test di vitalità e stabilità;
- studi di inibizione microbica.
Ambiente, agritech e nutraceutica
- colture anaerobiche e microbioma;
- screening di ceppi per biostimolazione;
- biorisanamento.
Vantaggi competitivi per il mercato
Dal punto di vista commerciale, i sistemi RTS offrono:
- riduzione dei costi operativi grazie a volumi ridotti;
- aumento della produttività e della qualità dei dati;
- maggiore riproducibilità rispetto alle beute agitate;
- piattaforma ideale per passare dalla ricerca allo scale up.
Questi elementi rendono i bioreattori RTS uno strumento strategico per laboratori R&D, QA e produzione pilota.
Utilizzo operativo dei bioreattori RTS
Setup iniziale
L’utilizzo dei bioreattori personali RTS è pensato per essere immediato anche per operatori non specialisti in bioprocesso:
- preparazione del terreno di coltura e inoculo nella provetta monouso TubeSpin;
- selezione delle aperture del tappo per regolare lo scambio gassoso (condizioni aerobiche, microaerofile o anaerobiche);
- inserimento della provetta nel blocco termostatato;
- impostazione dei parametri tramite display o software (temperatura, RPM, intervallo di misura);
- avvio dell’esperimento e acquisizione dati automatica.
L’intero processo avviene in sistema chiuso e sterile, riducendo drasticamente il rischio di contaminazione.
Durante la coltivazione
Durante l’esperimento l’operatore può:
- monitorare in tempo reale la crescita cellulare (OD);
- osservare l’andamento di pH e O₂ (RTS-8 Plus);
- modificare i parametri di agitazione o temperatura senza interrompere la coltura;
- lasciare che il sistema operi in autonomia per cicli lunghi (overnight o week-end).
Questo approccio elimina il campionamento manuale, migliorando la riproducibilità e riducendo la variabilità operatore-dipendente.
Perché Reverse-Spin® fa la differenza
A differenza dell’agitazione orbitale o rocking, la tecnologia Reverse-Spin®:
- massimizza la superficie di contatto gas/liquido grazie al film sottile sulle pareti;
- evita stress meccanici eccessivi sulle cellule;
- previene la formazione di schiuma;
- consente un controllo fine dell’aerazione semplicemente variando gli RPM.
Dal punto di vista ingegneristico, questo si traduce in valori di kLa elevati in volumi ridotti, rendendo i dati più facilmente trasferibili a sistemi di scala maggiore.
Interpretazione dei dati e valore scientifico
I dati generati dai sistemi RTS non sono semplici curve di crescita, ma veri strumenti decisionali:
- identificazione rapida delle condizioni ottimali di crescita;
- confronto quantitativo tra ceppi o terreni;
- studio della risposta microbica a stress termici, nutrizionali o ossidativi;
- validazione preliminare prima dello scale-up.
Questo rende i bioreattori RTS particolarmente adatti a studi di screening e ottimizzazione di processo.
Applicazioni: dove usare i Bioreattori Biosan RTS
Biotech / Pharma
Criticità dei processi classici: tempi lunghi e dati poco predittivi in fase di R&D.
Valore RTS: screening rapido e riproducibile di ceppi e condizioni, con dati facilmente scalabili.
Messaggio chiave: “Riduci mesi di sviluppo a poche settimane con dati già pronti per il bioreattore pilota.”
Industria alimentare e fermentazioni
Criticità dei processi classici: variabilità tra lotti e difficoltà nel controllo dei fermenti.
Valore RTS: controllo fine dell’aerazione e della temperatura, ideale per lattici e probiotici.
Messaggio chiave: “Stesse condizioni, stessi risultati, meno sprechi.”
Ricerca accademica
Criticità dei processi classici: necessità di dati di qualità con budget e spazi limitati.
Valore RTS: piattaforma compatta, didattica e scientificamente robusta.
Messaggio chiave: “Un bioreattore vero, sul banco del laboratorio.”
QA, sicurezza alimentare e biobanche
Criticità dei processi classici: controlli ripetitivi e rischio di errore umano.
Valore RTS: standardizzazione dei test e tracciabilità completa dei dati.
Messaggio chiave: “Più dati, meno manipolazioni.”
Domande frequenti
Q: “Cosa cambia dallo screening in beuta?”
Risposta: le beute non offrono monitoraggio continuo né riproducibilità paragonabile.
Q: “Perchè un sistema tanto piccolo?”
Risposta: i volumi ridotti sono un vantaggio per lo screening e l’ottimizzazione, riducendo costi e tempi prima dello scale-up.
Q: “È complesso da usare?”
Risposta: il sistema è plug-and-play, senza sonde invasive né calibrazioni complesse.
Ritorno sull’investimento (ROI)
L’investimento in un sistema RTS si ripaga rapidamente grazie a:
- riduzione dei consumi di terreno e reagenti;
- diminuzione del tempo uomo;
- minori fallimenti sperimentali;
- accelerazione del time-to-market.
Un ponte tecnologico tra la coltura in beuta e il bioprocesso controllato
I bioreattori personali RTS Biosan rappresentano un ponte tecnologico tra la coltura in beuta e il bioprocesso controllato. Per il mercato non sono solo strumenti di laboratorio, ma acceleratori di conoscenza e di sviluppo, facilmente utilizzabili, intuitivi e con un rapido ritorno dell'investimento.