Η βιοπαραγωγή χρησιμοποιεί ζωντανά συστήματα για την παραγωγή προϊόντων σε βιομηχανική κλίμακα. Αφορά τον τρόπο παραγωγής ινσουλίνης, τον τρόπο παρασκευής εμβολίων, τον τρόπο παραγωγής ενζύμων για απορρυπαντικά πλυντηρίων ρούχων και τον τρόπο σύνθεσης ορισμένων πλαστικών και χημικών ουσιών. Τα ζωντανά συστήματα είναι συνήθως τροποποιημένα βακτήρια, ζύμες ή κύτταρα θηλαστικών. Καλλιεργούνται σε μεγάλες δεξαμενές, τροφοδοτούνται με θρεπτικά συστατικά και αξιοποιούνται για να παράγουν ένα επιθυμητό μόριο.

Η διαδικασία έχει διάφορα στάδια. Η ανοδική επεξεργασία προετοιμάζει τα κύτταρα και το μέσο καλλιέργειας. Η ζύμωση ή η κυτταροκαλλιέργεια αναπτύσσει τα κύτταρα και παράγει το προϊόν. Η καθοδική επεξεργασία καθαρίζει το προϊόν, αφαιρώντας τα κύτταρα, τα υπολείμματα και τις ακαθαρσίες. Κάθε στάδιο πρέπει να ελέγχεται με ακρίβεια. Η θερμοκρασία, το pH, το οξυγόνο και τα επίπεδα θρεπτικών συστατικών επηρεάζουν την απόδοση. Η μόλυνση μπορεί να καταστρέψει μια παρτίδα αξίας εκατομμυρίων δολαρίων.

Η βιοπαραγωγή απαιτεί μεγάλο κεφάλαιο. Μια μεμονωμένη εγκατάσταση μπορεί να κοστίσει εκατοντάδες εκατομμύρια δολάρια και να χρειαστούν χρόνια για να κατασκευαστεί. Είναι επίσης αυστηρά ρυθμιζόμενη. Ο FDA και ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Φαρμάκων θέτουν πρότυπα για την ορθή παρασκευαστική πρακτική. Κάθε παρτίδα πρέπει να ελέγχεται ως προς την ταυτότητα, την καθαρότητα, την ισχύ και την ασφάλεια.

Ο τομέας αναπτύσσεται καθώς περισσότερα προϊόντα μετατοπίζονται από τη χημική σύνθεση στη βιολογική παραγωγή. Η πρόκληση είναι η κλίμακα. Αυτό που λειτουργεί σε μια φιάλη ενός λίτρου πρέπει να λειτουργεί σε μια δεξαμενή 10.000 λίτρων. Αυτό δεν είναι πάντα απλό.