The Flow Limiting Operator: A New Approach to Environmental Control in Flow Bioreactors.
The Flow Limiting Operator: A New Approach to Environmental Control in Flow Bioreactors.
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DOI：
10.1039/d0ra05128d
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
3.9
通讯作者：
Harris CA
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Horbatiuk J;Alazzawi L;Harris CA
生物反应器已经成为测试新的生物材料和药物的关键步骤。它们需要是可控的，理想的高通量，并产生一个生物相关的环境。例如，在大脑中，为了使生物反应器更加生理性，每天重建多个流量-压力曲线和模拟脑液运动是必不可少的。在这项研究中，我们展示了一个可扩展的系统，可以调节流量、压力和脉动幅度。我们还表明，使用新的微控制器技术，理论上可以并行运行多达15个腔。我们的系统，即流量限制操作器（FLO），通过复用一系列阀门和泵来控制压力和体积流量，而不是依赖于头部气体压力，从而实现了这些目标。由于能够控制多个参数且易于使用，科学家和临床医生都可以使用FLO来研究流体流动的脉动幅度、流速和压力对生物材料和药物细胞间相互作用的影响。FLO是一种高通量生物反应器，用于在更生理相似的环境中测试生物材料，包括脉动幅度、流速和压力波形，这些都是通过操纵流体速度来完成的。
Bioreactors have become a critical step for the testing of new biomaterials and pharmaceuticals. They need to be controllable, ideally high-throughput, and produce a biologically relevant environment. For example, in the brain, it is essential to recreate multiple flow–pressure profiles daily and mimic brain fluid movement for a bioreactor to be more physiologic. In this study, we demonstrate a scalable system that regulates flow rate, pressure, and pulsation amplitude. We also show that with new microcontroller technology, up to 15 chambers running in parallel is theoretically possible. Our system, the Flow Limiting Operator (FLO), achieves these goals by multiplexing a series of valves and pumps to control pressure and volumetric flow rate instead of relying on head gas pressure. With the ability to control multiple parameters and its ease of use, both scientists and clinicians can use FLO to study the effects of pulsation amplitude of the fluid flow, flow rate, and pressure on intercellular interactions for both biomaterials and pharmaceuticals. FLO is a high-throughput bioreactor for testing biomaterials in more physiologically similar environments including pulsation amplitude, flow rate, and pressure waveforms which is done through the manipulation of fluid velocity.
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