Desarrollo, simulación y validación de dispositivos microfluídicos para aplicaciones biológicas: cultivo de líneas celulares, producción de anticuerpos monoclonales y tamizaje de fármacos en protozoarios parásitos

Resumen

La microfluídica y los dispositivos lab-on-a-chip (LOC) permiten la miniaturización y automatización de procesos biológicos complejos a escalas micro y nanométricas. El objetivo de este trabajo de tesis es desarrollar, simular y validar dispositivos microfluídicos aplicados a tres áreas clave: el cultivo de células mamíferas y madre, la producción intensificada de anticuerpos monoclonales (AcMo) y el tamizaje automatizado de fármacos en protozoarios parásitos. Se diseñó e implementó un biorreactor de gran superficie (LM-biorreactor) en PDMS/vidrio para la producción continua de un anticuerpo recombinante anti-hIFN-α2b en células CHO, logrando el doble de constante de afinidad (Ka) en comparación con cultivos en frascos T convencionales. Asimismo, se desarrolló un milli-biorreactor con arquitectura de micropilares para el control pasivo de burbujas en el cultivo de células madre pluripotentes inducidas humanas (hiPSC), manteniendo altos niveles de expresión de los marcadores de pluripotencia Oct4, Nanog y Sox2 durante 5 días. Por último, se aplicó un dispositivo microfluídico dilutor para evaluar 18 compuestos tripanocidas sobre Trypanosoma cruzi mediante seguimiento automatizado de motilidad (software TR-KF), identificando al candidato 2161-X con alta potencia (IC50 = 0,2 µM) e índice de selectividad (SI = 115,6). En conjunto, estos desarrollos ratifican la microfluídica basada en moldes flexográficos de bajo costo y modelado CFD como una plataforma eficiente, escalable y accesible para la biotecnología y el descubrimiento de fármacos.