Los biorreactores se usan ampliamente para producir diferentes terapias en las industrias de medicina biofarmacéutica y regenerativa. El desarrollo de fármacos se basa en pequeñas placas de múltiples pocillos agitadas alrededor de un diámetro orbital, mientras que los biorreactores a escala de producción se agitan por agitación. Estos diferentes métodos producen diferentes dinámicas de fluidos, lo que dificulta escalar los hallazgos de laboratorio a la industria.
Un equipo de investigadores del University College London está comenzando a cerrar esta brecha mediante la aplicación de técnicas analíticas para biorreactores agitados a la dinámica de fluidos de los biorreactores sacudidos orbitalmente. Combinando mediciones verticales y horizontales a través de la velocimetría de imagen de partículas, el grupo reconstruyó un 3-D modelo de flujo OSB y determinadas características clave de las estructuras coherentes dentro de OSB. Publican su trabajo esta semana en Física de fluidos , de AIP Publishing.
"En este trabajo, utilizamos dos técnicas de descomposición diferentes, que nos permitieron identificar modos dominantes de oscilación del flujo dentro del reactor", dijo Andrea Ducci, autor del artículo. "El primer par de modos controla elmovimiento de superficie libre y, por lo tanto, la aireación de las células, mientras que el segundo par está relacionado con el flujo total del tanque ".
Los biorreactores sacudidos ofrecen tensiones de cizallamiento bajas y superficies libres bien definidas de transferencia de oxígeno, un remolino suave que es vital para el cultivo de células de mamíferos. Descomposición ortogonal adecuada POD, clasifica los modos por energía, mientras que la descomposición en modo dinámico DMD, ordenaellos por frecuencia. Ducci dijo que su equipo está utilizando estas técnicas para analizar OSB por primera vez.
Los investigadores utilizaron el análisis de Exponente de Lyapunov de Tiempo Finito FTLE para evaluar qué tan bien el reactor dispersa los nutrientes. En FTLE, las rutas de las partículas adyacentes se unen a partir de una serie de imágenes con retraso de tiempo. Cuanto más lejos están las partículas después de unperíodo de tiempo, mejor es la mezcla.
El equipo midió el flujo en los OSB en dos números Froude diferentes Fr, cantidades adimensionales que relacionan la inercia del flujo con la gravedad y se utilizan para predecir cuándo el flujo del biorreactor está dentro o fuera de fase con su órbita.
"Si mantiene los parámetros de escala, como el número de Froude, constante, puede aumentar el tamaño de su sistema y recrear el entorno óptimo", dijo Ducci. "Si es biólogo y ha identificado las condiciones óptimaspara el crecimiento celular, pero necesitamos producir en una cantidad mayor, podemos usar estos parámetros de escala para agrandar el reactor ".
A continuación, el equipo planea extender su investigación a otros tipos de reactores no cilíndricos y mejorar las suspensiones celulares, para cerrar aún más la brecha entre los diferentes tipos de biorreactores.
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Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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