GERİ DÖN
Ders Öğretim Planı
| Dersin Kodu | Dersin Adı | Dersin Türü | Yıl | Yarıyıl | AKTS |
|---|---|---|---|---|---|
| BSM-855 | ENTEGRE BİYOPROSESLER VE ENDÜSTRİYEL BİYOTASARIMLAR | Seçmeli Ders Grubu | 1 | 1 | 6,00 |
Dersin Seviyesi
Doktora
Dersin Sunulduğu Dil
Türkçe
Dersin Amacı
Bu dersin amacı; laboratuvar ölçeğindeki biyolojik süreçlerin endüstriyel ölçeğe taşınması (scale-up) sırasında karşılaşılan darboğazları analiz etmek, üretim (upstream) ve saflaştırma (downstream) basamaklarını bütünleşik bir sistem olarak tasarlamaktır. Süreç yoğunlaştırma (process intensification), sürekli üretim teknolojileri, Kalite Tasarımı (QbD) ve tekno-ekonomik analiz (TEA) yöntemleri kullanılarak maliyet etkin ve sürdürülebilir endüstriyel biyotasarımların geliştirilmesi hedeflenmektedir
Dersi Veren Öğretim GörevlisiGörevlileri
Doç.Dr. Mustafa Remzi OTAĞ
Öğrenme Çıktıları
| 1 | Entegrasyon: Fermantasyon ve ayırma işlemlerini hibrit sistemler (örn: in-situ ürün geri kazanımı) kullanarak entegre edebilir. |
| 2 | Ölçek Büyütme: Biyoreaktör geometrisi, oksijen transferi ve kayma gerilimi (shear stress) parametrelerini kullanarak endüstriyel ölçek büyütme (scale-up) ve küçültme (scale-down) stratejilerini oluşturur. |
| 3 | Süreç Yoğunlaştırma: Sürekli biyoproses (perfüzyon kültürü, sürekli kromatografi) teknolojilerini verimlilik artışı için tasarlar. |
| 4 | Ekonomik Analiz: Bir biyoprosesin yatırım (CAPEX) ve işletme (OPEX) maliyetlerini hesaplayarak tekno-ekonomik fizibilite raporu hazırlar. |
| 5 | Regülasyon ve Kalite: Endüstriyel tasarımları cGMP, PAT (Proses Analitik Teknolojisi) ve QbD (Design Space) prensiplerine uygun olarak validasyon kriterleriyle değerlendirir. |
Öğrenim Türü
Birinci Öğretim
Dersin Ön Koşulu Olan Dersler
Yok
Ders İçin Önerilen Diğer Hususlar
Yok
Dersin İçeriği
Ders kapsamında; endüstriyel biyoteknolojide süreç entegrasyonunun temelleri, kesikli ve sürekli proseslerin karşılaştırılması, perfüzyon biyoreaktörleri, sürekli kromatografi (SMB) ve membran sistemlerinin entegrasyonu işlenmektedir. Ayrıca, endüstriyel ölçek büyütme kriterleri, tek kullanımlık (single-use) teknolojiler, Proses Analitik Teknolojisi (PAT), Kalite Tasarımı (QbD) yaklaşımları ve SuperPro Designer gibi araçlarla yapılan Tekno-Ekonomik Analizler (TEA) detaylandırılmaktadır.
Haftalık Ayrıntılı Ders İçeriği
| Hafta | Teorik | Uygulama | Laboratuvar |
|---|---|---|---|
| 1 | Giriş: Biyoproses entegrasyonu kavramı ve endüstriyel biyoteknolojideki tarihsel gelişimi. | ||
| 2 | Süreç Yoğunlaştırma (Process Intensification): Tanımlar, stratejiler ve enerji/materyal verimliliği üzerine etkileri. | ||
| 3 | Entegre Upstream İşlemleri: Yüksek hücre yoğunluklu kültürler ve besleme stratejileri (Kesikli ve. Sürekli). | ||
| 4 | Sürekli Biyoprosesler I: Perfüzyon biyoreaktör tasarımı, hücre tutma cihazları (ATF, TFF) ve kararlı hal denklikleri. | ||
| 5 | Sürekli Biyoprosesler II: Entegre Downstream stratejileri; Sürekli kromatografi (Simulated Moving Bed - SMB). | ||
| 6 | Hibrit Ayırma Sistemleri: In-situ ürün geri kazanımı (ISPR), reaktif ekstraksiyon ve membran biyoreaktörler. | ||
| 7 | Ölçek Büyütme (Scale-up) ve Küçültme (Scale-down): Geometrik benzerlik, güç girişi (P/V) ve uç (tip) hızı kriterleri. | ||
| 8 | Ara Sınav | ||
| 9 | Tek Kullanımlık (Single-Use) Teknolojiler: Endüstriyel esneklik, ekstraktlar ve sızıntılar (E&L) analizi. | ||
| 10 | Proses Analitik Teknolojisi (PAT): Çevrimiçi (on-line) sensörler, yumuşak sensörler (soft-sensors) ve veri yönetimi. | ||
| 11 | Kalite Tasarımı (QbD): Kritik Proses Parametreleri (CPP), Kritik Kalite Özellikleri (CQA) ve Tasarım Alanı (Design Space). | ||
| 12 | Tekno-Ekonomik Analiz (TEA) I: Sermaye (CAPEX) maliyet tahmini ve ekipman boyutlandırma (Lang Faktörü vb.). | ||
| 13 | Tekno-Ekonomik Analiz (TEA) II: İşletme (OPEX) maliyetleri, hammadde, atık yönetimi ve karlılık analizi (ROI, NPV). | ||
| 14 | Vaka Analizleri: Biyofarmasötik (mAb) ve endüstriyel enzim tesislerinin tasarım örneklerinin incelenmesi. |
Ders Kitabı Malzemesi Önerilen Kaynaklar
1. Jagschies, G., et al. (2018). Biopharmaceutical Processing: Development, Design, and Implementation of Manufacturing Processes. Elsevier. 2. Subramanian, G. (Ed.). (2012). Biopharmaceutical Production Technology. Wiley-VCH. 3. Heinzle, E., et al. (2006). Development of Sustainable Bioprocesses: Modeling and Assessment. Wiley. 4. Doran, P. M. (2013). Bioprocess Engineering Principles (2nd Ed.). Academic Press. (For advanced scale-up calculations).
Planlanan Öğrenme Aktiviteleri ve Metodları
Teorik Anlatım ve Tartışma: Öğretim üyesi tarafından süreç entegrasyonu ve yoğunlaştırma stratejilerinin sunumu. Proje Tabanlı Öğrenme: Öğrencilerin belirledikleri bir biyolojik ürün için kavramsal tesis tasarımı (Conceptual Design) yapması. Seminer ve Sunum: Güncel "Scale-up" ve "Downstream Processing" makalelerinin eleştirisi ve sunumu.
Değerlendirme
| Yarıyıl (Yıl) İçi Etkinlikleri | Adet | Değer |
|---|---|---|
| Ara Sınav | 1 | 100 |
| Toplam | 100 | |
| Yarıyıl (Yıl) Sonu Etkinlikleri | Adet | Değer |
| Final Sınavı | 1 | 100 |
| Toplam | 100 | |
| Yarıyıl (Yıl) İçi Etkinlikleri | 40 | |
| Yarıyıl (Yıl) Sonu Etkinlikleri | 60 | |
Staj Durumu
Yok
İş Yükü Hesaplaması
| Etkinlikler | Sayısı | Süresi (saat) | Toplam İş Yükü (saat) |
|---|---|---|---|
| Ara Sınav | 1 | 3 | 3 |
| Final Sınavı | 1 | 3 | 3 |
| Derse Katılım | 14 | 3 | 42 |
| Rapor Hazırlama | 1 | 32 | 32 |
| Rapor Sunma | 1 | 2 | 2 |
| Ara Sınav İçin Bireysel Çalışma | 7 | 7 | 49 |
| Final Sınavı içiin Bireysel Çalışma | 7 | 7 | 49 |
| Toplam İş Yükü (saat) | 180 | ||
Program ve Öğrenme Çıktıları İlişkisi
| ÖÇ 1 |
| ÖÇ 2 |
| ÖÇ 3 |
| ÖÇ 4 |
| ÖÇ 5 |
* Katkı Düzeyi : 1 Çok düşük 2 Düşük 3 Orta 4 Yüksek 5 Çok yüksek