A strategy to determine operating parameters in tissue engineering hollow fiber bioreactors.
A strategy to determine operating parameters in tissue engineering hollow fiber bioreactors.
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DOI：
10.1002/bit.23062
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发表时间：
2011-06
影响因子：
3.8
通讯作者：
Ellis, M. J.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Shipley, R. J.;Davidson, A. J.;Chan, K.;Chaudhuri, J. B.;Waters, S. L.;Ellis, M. J.
组织工程中空纤维生物反应器(HFB)的发展需要对系统的几何结构和操作参数进行优化设计。本文提供了一种基于向细胞群体输送氧气的数学模型来指定系统运行条件的策略。基于Michaelis-Menten动力学建立了这些模型的解析解和数值解。根据培养一个功能细胞群体所需的最低氧气浓度，以及氧摄取动力学，该策略规定了描述质量传输所需的模型，以便可以定义操作条件。如果Cmin≫Km，我们使用零级动力学捕获摄氧量，并进行分析。这使得能够开发允许用户选择介质流速、管腔长度和ECS深度以提供规定值cmin的操作方程式。此时，我们使用数值技术来求解完整的米氏动力学，并给出生物反应器的运行数据。提出的策略利用了分析和数值方法，可以应用于任何类型的已知氧气传输特性和摄取动力学的细胞。
The development of tissue engineering hollow fiber bioreactors (HFB) requires the optimal design of the geometry and operation parameters of the system. This article provides a strategy for specifying operating conditions for the system based on mathematical models of oxygen delivery to the cell population. Analytical and numerical solutions of these models are developed based on Michaelis–Menten kinetics. Depending on the minimum oxygen concentration required to culture a functional cell population, together with the oxygen uptake kinetics, the strategy dictates the model needed to describe mass transport so that the operating conditions can be defined. If cmin ≫ Km we capture oxygen uptake using zero-order kinetics and proceed analytically. This enables operating equations to be developed that allow the user to choose the medium flow rate, lumen length, and ECS depth to provide a prescribed value of cmin. When , we use numerical techniques to solve full Michaelis–Menten kinetics and present operating data for the bioreactor. The strategy presented utilizes both analytical and numerical approaches and can be applied to any cell type with known oxygen transport properties and uptake kinetics.
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DOI：
10.1007/1-4020-3741-4_1
发表时间：
2005-01-01
期刊：
BIOREACTORS FOR TISSUE ENGINEERING: PRINCIPLES, DESIGN AND OPERATION
影响因子：
--
作者：
Ellis, M.;Jarman-Smith, M.;Chaudhuri, J. B.
通讯作者：
Chaudhuri, J. B.