生化学工学

バイオテクノロジーと生化学工学は密接に関連しており、生化学工学はバイオテクノロジーのサブ分野とみなすことができます。バイオテクノロジーの主な焦点の 1 つは医療分野であり、生化学エンジニアは医薬品、人工臓器、生体医療機器、化学センサー、および薬物送達システムの設計に取り組んでいます。^{[ 6 ]}生化学エンジニアは、生物システムの化学プロセスに関する知識を使用して、人々の健康を改善する具体的な製品を作成します。研究の具体的な分野には、代謝、酵素、および組織工学が含まれます。細胞培養の研究は、天然燃料の開発、医薬品製造および製薬プロセスの効率の向上、および病気の治療法の作成など、多くの用途があるため、生化学工学およびバイオテクノロジーで広く使用されています。 ^{[ 7 ]}バイオテクノロジー内の生化学工学のその他の医療応用には、遺伝子検査および薬理ゲノミクスがあります。

生化学エンジニアは主に、食品の生産、加工、包装、保管、流通を改善するシステムの設計に重点を置いています。^{[ 8 ]}一般的に加工される食品には、小麦、果物、牛乳などがあり、これらは販売可能な製品になるために、製粉、脱水、低温殺菌などのプロセスを経ます。

食品加工には、一次、二次、三次という3 つのレベルがあります。一次食品加工とは、農産物を食品に加工できる他の製品に加工することです。二次食品加工とは、入手しやすい材料から食品を作ることです。三次食品加工とは、すぐに食べられる食品や加熱して提供する食品を商業的に生産することです。乾燥、漬物、塩漬け、発酵食品は、酵母、カビ、細菌など、食品を腐敗させる物質の増殖を防ぐことで食品を保存するために使用されてきた最も古い食品加工技術の一部です。^{[ 9 ]}食品を保存する方法は、現代の食品安全基準を満たすように進化してきましたが、多くの方法は依然として過去に使用されていたのと同じプロセスを含んでいます。

生化学エンジニアは、食品の栄養価を高めるためにも取り組んでおり、例えば、ビタミンA欠乏症が問題となっている地域でビタミンA欠乏症を予防するために開発されたゴールデンライスなどが挙げられます。食品保存技術の進歩も、食品の保存中に栄養素を長期間保持することを可能にします。包装は、食品を汚染、物理的損傷、改ざんから保護することで、食品の保存と安全性の確保において重要な役割を果たします。^{[ 9 ]}包装は、食品の輸送と提供を容易にすることもできます。

食品業界で働く生化学エンジニアの一般的な仕事は、人口の需要を満たすために、これらのプロセスすべてを大規模に実行する方法を設計することです。このキャリアパスの責任には、実験の設計と実行、プロセスの最適化、新しい技術を開発するためのグループへのコンサルティング、および機器や施設のプロジェクト計画の作成が含まれます。^{[ 9 ]}

製薬業界では、バイオプロセス工学は、モノクローナル抗体、ワクチン、治療用タンパク質などのバイオ医薬品の大規模生産において重要な役割を果たしています。バイオリアクターや発酵システムの開発と最適化は、これらの製品の大量生産に不可欠であり、一貫した品質と高い収率を保証します。たとえば、インスリンやエリスロポエチンなどの組換えタンパク質は、遺伝子改変（または遺伝子操作）細胞を使用した細胞培養システムによって生産されます。バイオプロセスエンジニアの役割は、温度、pH、栄養素の利用可能性、酸素レベルなどの変数を最適化して、これらのシステムの効率を最大化することです。成長を続ける遺伝子治療の分野でも、治療遺伝子を患者に送達するために使用されるウイルスベクターを生産するためにバイオプロセス技術に依存しています。これには、安全性と規制遵守を維持しながら、プロセスを実験室規模から工業規模にスケールアップすることが含まれます。^{[ 10 ]}バイオ医薬品の需要が増加するにつれて、バイオプロセス工学の進歩は、より持続可能で費用対効果の高い製造方法を可能にし続けています。