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Optimization of a perfusion bioreactor for tissue engineering
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A regeneração de tecidos e/ou de órgãos é a solução para colmatar a falta de órgãos e tecidos, tanto actualmente como num futuro próximo. Este domínio da medicina tem crescido bastante e tem substituído algumas terapias convencionais. Os seus principais objectivos são restaurar, manter ou melhorar as funções dos tecidos. A Engenharia de Tecidos utiliza um dador para a recolha de tecido que é depois desassociado em células individuais. Estas células podem ser directamente implantadas, ou influenciadas a proliferar para um tecido organizado. Esta última situação pode ocorrer dentro de uma estrutura 3D vascularizada, conhecida como scaffold. Depois da implementação das células, esta estrutura pode ser inserida num bioreactor de perfusão permitindo a proliferação e diferenciação celular antes da implementação. Por forma a optimizar o processo de cultura in vitro, está em curso o desenvolvimento de um bioreactor de perfusão, sendo que uns dos pontos críticos assentam nas entradas e saídas do fluido na câmara de cultura.
O presente trabalho tem por objectivo avaliar por meio de métodos numéricos o fluxo do fluido obtido no interior da câmara de cultura por forma a optimizar o processo de proliferação celular.
Tissue engineering aims to repair and regenerate damaged tissues by developing biological substitutes mimicking the natural extracellular matrix. It is evident that scaffolds, being a tri-dimensional matrix, are of extreme importance providing the necessary support for the new tissue. This new tissue is cultivated in vivo or in vitro in a bioreactor in which is placed the scaffold with cells. In order to control the cell culture process inside of a bioreactor it is essential to know the fluid flow inside and around the scaffold in order to know witch parameters must be controlled in order to obtain optimum conditions to cell culture. The wall shear stress must be adequate to the tissue to be cultivated, i.e., bone, muscle, cartilage and it is known that a proper stimulus is necessary to improve the cell proliferation inside the scaffold. This work considers a novel perfusion bioreactor and it is intended to optimize the fluid flow within the chamber and the scaffold by assessing the turbulence kinetic energy, the velocity and the wall shear stress.
Tissue engineering aims to repair and regenerate damaged tissues by developing biological substitutes mimicking the natural extracellular matrix. It is evident that scaffolds, being a tri-dimensional matrix, are of extreme importance providing the necessary support for the new tissue. This new tissue is cultivated in vivo or in vitro in a bioreactor in which is placed the scaffold with cells. In order to control the cell culture process inside of a bioreactor it is essential to know the fluid flow inside and around the scaffold in order to know witch parameters must be controlled in order to obtain optimum conditions to cell culture. The wall shear stress must be adequate to the tissue to be cultivated, i.e., bone, muscle, cartilage and it is known that a proper stimulus is necessary to improve the cell proliferation inside the scaffold. This work considers a novel perfusion bioreactor and it is intended to optimize the fluid flow within the chamber and the scaffold by assessing the turbulence kinetic energy, the velocity and the wall shear stress.
Description
Keywords
scaffolds bioreactor de perfusão simulação numérica optimização computacional comportamento vascular cultura celular engenharia de tecidos