Optimización multiobjetivo de sistemas bioquímicos. Aplicaciones en biotecnología y biomedicina

Resumen

OBJETIVO El objetivo de la Tesis doctoral era conseguir la consolidación del Método de Optimización Indirecta sobre modelos matemáticos S-System como herramienta de análisis de sistemas bioquímicos de interés biotecnológico, Para esto se pretendía dotar al método de herramientas analíticas para su uso en procesos de toma de decisión en problemas biotecnológicos. Así mismo, se pretendía extender el ámbito de aplicación del método a campos biotecnológicos afines a la ingeniería metabólica como la ingeniería de bioprocesos y la biomedicina. FUNDAMENTOS METODOLÓGICOS Los modelos S-System (ver Voit 2000) son representaciones matemáticas de la dinámica de sistemas biológicos consistentes en un conjunto de ecuaciones diferenciales de primer orden que se caracterizan por dos propiedades estructurales: a) los flujos dinámicos de cada ecuación diferencial aparecen agrupados en un flujo neto de síntesis y un flujo neto de transformación, y b) cada uno de estos flujos es expandido en forma de un término Power-Law. Estos modelos están dotados de una gran simplicidad estructural que facilita en análisis de las propiedades estructurales -dinámicas y estáticas- de los sistemas biológicos representados. Una de sus características más destacables es el hecho de que los estados estacionarios de cualquier sistema pueden ser calculados analíticamente. Este es el fundamento del Método de Optimización Indirecta -MOI- (Torres et al. 1997, Torres y Voit 2002), el cual permite que cualquier proceso de optimización de un sistema de interés biotecnológico representado con un modelo S-System pueda ser transformado en un programa de optimización lineal mediante un sencillo cambio de variables. RESULTADOS Durante el periodo investigador se llevó a cabo la expansión multiobjetivo del método de Optimización Indirecto. Se constató que la generación del conjunto completo de vértices eficientes del problema p