Bioproductie maakt gebruik van levende systemen om producten op industriële schaal te maken. Zo wordt insuline geproduceerd, worden vaccins gemaakt, worden enzymen voor wasmiddel gegenereerd en worden sommige plastics en chemicaliën gesynthetiseerd. De levende systemen zijn meestal genetisch gemodificeerde bacteriën, gisten of zoogdiercellen. Deze worden gekweekt in grote tanks, gevoed met voedingsstoffen en ingezet om een ​​gewenst molecuul te produceren.

Het proces bestaat uit verschillende fasen. In de upstream-fase worden de cellen en het kweekmedium voorbereid. Tijdens de fermentatie of celkweek groeien de cellen en wordt het product geproduceerd. In de downstream-fase wordt het product gezuiverd door cellen, afval en onzuiverheden te verwijderen. Elke fase moet nauwkeurig worden gecontroleerd. Temperatuur, pH-waarde, zuurstofgehalte en voedingsstoffen beïnvloeden de opbrengst. Contaminatie kan een partij ter waarde van miljoenen dollars ruïneren.

Bioproductie is kapitaalintensief. Een enkele fabriek kan honderden miljoenen dollars kosten en de bouw ervan kan jaren duren. Het is bovendien een streng gereguleerde sector. De FDA en het Europees Geneesmiddelenagentschap stellen normen vast voor goede productiepraktijken. Elke batch moet worden getest op identiteit, zuiverheid, werkzaamheid en veiligheid.

Het vakgebied groeit naarmate meer producten van chemische synthese naar biologische productie overgaan. De uitdaging is schaalvergroting. Wat werkt in een kolf van één liter, moet ook werken in een tank van 10.000 liter. Dat is niet altijd even eenvoudig.