En los últimos años, los experimentos de detección altamente automatizados ganaron cada vez más importancia en los laboratorios de investigación y la industria. La determinación cuantitativa de los parámetros del proceso es una tarea fundamental para optimizar las cepas y las condiciones de cultivo durante el desarrollo de bioprocesos. Sin embargo, el número de posibles combinaciones de parámetros crece exponencialmente con cada parámetro adicional. La automatización del manejo del microbiorreactor puede reducir en gran medida el esfuerzo de trabajo y ampliar el rango de variables de proceso a examinar. Se puede realizar un gran número de experimentos paralelos con una tasa de errores experimentales minimizada y una alta precisión combinando sistemas robóticos con dispositivos de cultivo de microbiorreactores de alto rendimiento. El sistema robótico realiza fácilmente la toma de muestras, los análisis analíticos, el procesamiento posterior o la preparación de medios. Para determinar parámetros de proceso importantes y reducir costos, se aplica el diseño de experimentos. Las investigaciones más recientes sobre la automatización de los reactores microbiológicos tratan sobre la replicación de toda la cadena de procesos en bioprocesos a pequeña escala.
En los últimos años se han publicado varias investigaciones sobre la automatización de los reactores microbiológicos. Puskeiler integró un biorreactor miniaturizado agitado y un lector de placa de microtitulación en un sistema de manejo de líquidos. Las muestras se toman automáticamente y se pipetean en una placa de microtitulación de muestra en una unidad de refrigeración. Un brazo robótico transfiere la placa al lector para los análisis en línea y la coloca para su reutilización después del lavado. El control del pH se realiza mediante la adición de una solución de titulación. Zimmermann y Rieth presentaron un sistema de cultivo completamente automatizado encerrado en una cámara con control de temperatura y humedad que permite el cultivo de 768 experimentos en paralelo. Este sistema cubre todos los pasos desde la preparación, el cultivo, el monitoreo mediante mediciones de fluorescencia en un lector de placas externo, el procesamiento posterior (centrifugación) y el almacenamiento (congelador). Incluso el sellado estéril de las placas de microtitulación se realiza automáticamente mediante el sistema robótico. presentó un sistema totalmente automatizado con autoclave integrado y almacenamiento de soluciones de almacenamiento.
Para evitar interrupciones en el proceso de cultivo durante la toma de muestras, Huber desarrolló un sistema de cultivo automatizado que combina un sistema de manejo de líquidos, un gabinete de flujo de aire laminar y un dispositivo BioLector para mediciones de luz dispersa y fluorescencia en línea en cultivos de placas de microtitulación. Una gran ventaja de este sistema es el cultivo continuo sin interrupción durante las mediciones ópticas. Por lo tanto, la calidad de los datos aumenta y se puede obtener una gran cantidad de parámetros de proceso en poco tiempo. Este sistema se utilizó para realizar la inducción automatizada basada en la concentración de biomasa de diferentes cultivos de E. coli para asegurar un estado de crecimiento idéntico de todos los cultivos microbianos. Así, incluso en diferentes cinéticas de crecimiento de los microorganismos, la formación del producto al final del cultivo fue comparable entre sí.
La desviación de la formación del producto se redujo a ± 7%. Para mejorar la productividad de los microorganismos, se utilizaron perfiles de inducción con diferentes concentraciones de inductor y tiempos de inducción. Además, se pueden compensar diferentes cinéticas de crecimiento de los precultivos calculando individualmente los volúmenes de precultivo requeridos para la inoculación. Rohe combinó un sistema de manejo de líquidos con un dispositivo biolector pero extendió el sistema mediante la integración de un bastidor de enfriamiento, un lector de placas y una centrífuga de placa de microtitulación. Toda la configuración se incluyó en un gabinete de flujo de aire laminar. El sistema de cultivo automatizado se utilizó para la optimización de la producción secretora de una cutinasa por C. glutamicum. A pesar de que muchos parámetros de proceso se pueden determinar hoy en pequeña escala, la funcionalidad completa para imitar las condiciones del proceso a gran escala, como por ejemplo, la medición del pH en todo el rango, los valores de kLa muy altos (> 1500 h-1) o la alimentación y el control de cualquier sustancia, no se entrega hasta ahora.
