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Mediciones RIM-PIV del flujo sólido-líquido en un tanque agitado utilizado para el cultivo de células madre mesenquimatosas

Autores: Madani, Mohamad; Delafosse, Angélique; Calvo, Sébastien; Toye, Dominique

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Mediciones RIM-PIV del flujo sólido-líquido en un tanque agitado utilizado para el cultivo de células madre mesenquimatosas


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Células madre
Microtransportadores
Técnica PIV
Micropartículas de PMMA
RIM-PIV
Energía cinética turbulenta

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Las células madre mesenquimatosas se cultivan ampliamente en biorreactores de tanque agitado. Debido a sus propiedades de adhesión, se adhieren a pequeñas esferas llamadas microportadores. Para entender las tensiones hidromecánicas que enfrentan las células, es esencial caracterizar el flujo utilizando la técnica PIV. Sin embargo, el sistema sólido-líquido habitual utilizado en cultivos celulares tiene malas propiedades ópticas. Por lo tanto, es obligatorio cambiar a uno con mejores propiedades ópticas, respetando las características físicas, para lograr una representación relevante. Se encontró que las micropartículas de PMMA suspendidas con una solución de tiocianato de amonio NH4SCN al 61% en peso eran un candidato robusto. El índice de refracción (IR) de ambos lados es del orden de 1.491 con una relación de densidad de f / p ~ 0.96, y el tamaño de las partículas promedió alrededor de 168 m. Utilizando la técnica RIM-PIV (velocimetría de imágenes de partículas con índice de refracción coincidente) para un volumen de 0.7 L en un tanque agitado equipado con un impulsor axial de bombeo hacia abajo HTPG y operando a velocidad homogénea completa N = 150 rpm, se midieron las cantidades medias y de turbulencia de la fase líquida en función de las fracciones de volumen de partículas de PMMA alpha p, que variaron del 0.5 al 3 v%. Esto corresponde a una densidad numérica de partículas de n = 12 partículas/mm3, lo que se considera original y desafiante para la técnica PIV. Al 3 v%, la adición de partículas atenuó la energía cinética turbulenta (ECT) de la fase líquida localmente en un 20% cerca del impulsor. Este impacto se volvió trivial (<10%) a nivel promedio local. La estructura y dirección del bucle de recirculación también cambiaron.

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