Biomanufacturing vs traditionelle produktionsmetoder
Nogle produkter er umulige, for dyre eller vanskelige at producere ved brug af andre metoder og kan kun produceres gennem biomanufacturing. Produktionen af insulin er et godt eksempel. Insulin kan kun produceres via biomanufacturing, fordi det har en kompleks proteinstruktur bestående af to peptidkæder forbundet af disulfidbindinger.
Et proteins specifikke tredimensionelle struktur er afgørende for dets funktion og effektivitet. En forkert struktur vil betyde, at insulinen ikke vil kunne binde til sin receptor. Traditionel kemisk syntese kan ikke effektivt eller pålideligt reproducere denne struktur, hvilket gør metoden uegnet til at producere funktionelt insulin i stor skala. Biomanufacturing løser denne udfordring ved at bruge levende celler, som fra naturens side allerede er udstyret med det molekylære maskineri (såsom ribosomer og enzymer), der er nødvendigt for at syntetisere, folde og modificere proteiner, såsom insulin, korrekt. Disse insulinproducerende celler kan derefter dyrkes i store bioreaktorer, som er kontrollerede dyrkningssystemer, hvor temperatur, pH og ilttilførsel reguleres for at skabe optimale betingelser for cellevækst, så der produceres store mængder insulin.
For bedre at forstå principperne bag biomanufacturing er det relevant at kende til dens oprindelse: traditionel fermentering. Traditionel fermentering, såsom ølproduktion, er blandt nogle af de ældste processer, hvor mennesker har udnyttet mikroorganismer til at producere et værdifuldt produkt. Der er dog en stor forskel mellem traditionel fermentering og biomanufacturing. I traditionel fermentering var naturligt forekommende mikroorganismer ansvarlige for fermenteringsprocessen. Dette er grunden til, at de samme beholdere traditionelt blev anvendt gentagne gange til fremstilling af øl og vin, idet mikroorganismerne havde hæftet sig til beholdernes overflader og kunne genoptage fermenteringen ved tilsætning af frisk urt.
Under denne fermenteringsproces producerer mikroorganismerne ethanol (alkohol), men også mange andre forbindelser som estere, syrer, aldehyder og ketoner. Denne uspecifikke produktion er karakteristisk for traditionel fermentering og bidrager til øllets komplekse og rige smags- og aromaprofil.
I modsætning til denne upræcise fermentering har biomanufacturing et klart defineret slutprodukt, som processen er designet til at producere. Et eksempel kan være produktion af ethanol ved hjælp af gær. Efterhånden som ethanol ophobes i miljøet under produktionen, kan det skade gærcellens cellemembran og dermed forstyrre dens metabolisme, hvilket nedsætter eller endda stopper produktionen. For at producere meget ethanol skal gæren derfor have en højere tolerance over for ethanol, så den kan fortsætte med at producere det selv ved høje koncentrationer. Derudover bør gæren ikke spilde energi og tid på at producere andre unødvendige molekyler, så cellen kan yderligere optimeres til at fokusere på ethanolproduktion.
