【摘 要】
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在动物细胞培养的工业大规模培养中通常采用微载体培养形式,越来越多的研究表明在工业放大过程中,流场剪切力对动物细胞存在损伤效应,表现在其会影响动物细胞的活性以及减弱
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在动物细胞培养的工业大规模培养中通常采用微载体培养形式,越来越多的研究表明在工业放大过程中,流场剪切力对动物细胞存在损伤效应,表现在其会影响动物细胞的活性以及减弱动物细胞的贴附能力。当前对于流场作用力的影响因素研究还不甚清晰,研究方法也不够完备。针对动物细胞培养过程中流场作用力对其的制约作用,本文借助了计算流体力学的方法设计了一种新型的微流道装置。在该装置内可以产生分布均一而恒定的流场剪切力,并且大小与装置内液体的流速密切相关。针对动物细胞悬浮培养和微载体培养两种不同的培养型式,课题设计了两种具有不同大小尺寸以及不同流道结构的微流道装置。并对其中结构较为复杂的流道进行了PIV实验的验证。结果表明数值模拟得到的流场结构与PIV拍摄得到的流场非常接近,具有很好的吻合性,建模及计算结果是准确可信的。用设计的微流道装置分别对MDCK细胞和PK细胞微载体培养时的流场剪切耐受性能力进行了检测。发现细胞微载体培养存在一个临界能量耗散率,高于该临界值时流场剪切的损伤效应会明显增大,检测得到的临界能量耗散率在103～104W/m3之间。同时也可以发现与MDCK细胞(临界能量耗散率为3000W/m3)相比,微载体培养的PK细胞(临界能量耗散率为5000W/m3)具有更好的抗流场剪切能力。
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