Debido a la sensibilidad de los cultivos de células mamíferas, es crucial comprender la influencia de las condiciones de operación durante un procedimiento de generación de tejido. En este sentido, se presenta un estudio detallado de cultivos celulares basados en andamios bajo un flujo de perfusión con la ayuda de modelado matemático y dinámica de fluidos computacional (CFD). Con respecto a la complejidad del estudio de caso, este trabajo se enfoca únicamente en el efecto de las concentraciones de nutrientes y metabolitos, y la posible influencia del estrés de cizallamiento inducido por el fluido en un cultivo celular objetivo (cartílago). La configuración de la simulación brinda la posibilidad de predecir el comportamiento del cultivo celular bajo diversas condiciones de operación y diseños de andamios. Por lo tanto, la explotación de la simulación predictiva en una rutina estocástica recién desarrollada proporciona la oportunidad de explorar diseños de geometría de andamios mejorados. Este enfoque se aplicó en un tipo común de estructura fibrosa para aumentar las eficiencias del proceso en comparación con los formatos regularmente utilizados. La topología sugerida proporciona una superficie efectiva más grande para la fijación celular en comparación con el diseño de referencia, mientras que el nivel de estrés de cizallamiento se mantiene en el rango positivo de efecto. Además, se predice una mejora significativa en la transferencia de masa para la topología sugerida.