p Os biorreatores são amplamente utilizados para produzir diferentes terapêuticas nas indústrias de medicina biofarmacêutica e regenerativa. O desenvolvimento de drogas depende de pequenas placas de múltiplos poços agitadas em torno de um diâmetro orbital, enquanto biorreatores em escala de produção são agitados por agitação. Esses diferentes métodos produzem diferentes dinâmicas de fluidos, tornando difícil dimensionar as descobertas do laboratório para a indústria. p Uma equipe de pesquisadores da University College London está começando a preencher essa lacuna, aplicando técnicas analíticas para biorreatores agitados à dinâmica de fluidos de biorreatores orbitalmente agitados (OSBs). Combinando medições verticais e horizontais por meio de velocimetria de imagem de partícula, o grupo reconstruiu um modelo 3-D de fluxo de OSB e determinou as principais características das estruturas coerentes dentro de OSBs. Eles publicam seu trabalho esta semana em Física dos Fluidos .

p "Nesse trabalho, usamos duas técnicas de decomposição diferentes, o que nos permitiu identificar os modos dominantes de oscilação do fluxo no interior do reator, "disse Andrea Ducci, um autor no papel. "O primeiro par de modos controla o movimento da superfície livre e, portanto, a aeração das células, enquanto o segundo par está relacionado ao fluxo em massa do tanque. "

p Biorreatores agitados oferecem baixas tensões de cisalhamento e superfícies livres bem definidas de transferência de oxigênio, um redemoinho suave que é vital para a cultura de células de mamíferos. Decomposição ortogonal adequada (POD), classifica os modos por energia, enquanto a decomposição em modo dinâmico (DMD), ordena-os por frequência. Ducci disse que sua equipe está usando essas técnicas para analisar OSBs pela primeira vez.

p Os pesquisadores usaram a análise de expoente de Lyapunov de tempo finito (FTLE) para avaliar o quão bem o reator dispersa os nutrientes. No FTLE, os caminhos das partículas adjacentes são costurados a partir de uma série de imagens atrasadas. Quanto mais longe as partículas estão após um período de tempo, melhor será a mistura.

p A equipe mediu o fluxo nos OSBs em dois números Froude diferentes (Fr), quantidades adimensionais que relacionam a inércia do fluxo à gravidade e são usadas para prever quando o fluxo do biorreator está em ou fora de fase com sua órbita.

p "Se você continuar escalando os parâmetros, como o número Froude, constante, você pode aumentar o tamanho do seu sistema e recriar o ambiente ideal, "Ducci disse." Se você é um biólogo e identificou as condições ideais para o crescimento celular, mas precisa produzir em uma quantidade maior, podemos usar esses parâmetros de escala para tornar o reator maior. "

p Próximo, a equipe planeja estender sua pesquisa a outros tipos de reatores não cilíndricos e melhorar as suspensões celulares, para preencher ainda mais a lacuna entre os diferentes tipos de biorreatores.

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