Diseño de un Bioreactor de Agitación Excéntrica con Potencial Aplicación en el Cultivo de Células de Mamífero

Hdl Handle:
http://hdl.handle.net/11285/572368
Title:
Diseño de un Bioreactor de Agitación Excéntrica con Potencial Aplicación en el Cultivo de Células de Mamífero
Authors:
Sánchez Cervantes, María I.
Issue Date:
01/04/2005
Abstract:
El cultivo de células de mamífero en bioreactores es un reto tecnológico vigente. Las células de mamífero son significativamente más sensibles al estrés mecánico que las células bacterianas. Las configuraciones actuales de bioreactores pueden ocasionar daño celular por los niveles de estrés mecánico propios a su operación. Investigaciones previas demuestran que la simple modificación de desplazar el eje de agitación en un tanque, de la posición central a una excéntrica, generan cambios dramáticos en los patrones de flujo y mejoras significativas en el mezclado. Esta investigación amplía la ventana de condiciones experimentales contemplada en investigaciones anteriores, y documenta la sustitución de propelas convencionales por el uso de agitadores de bajo estrés mecánico (se probaron dos distintos diámetros de discos sin paletas) como alternativa de uso para bioreactores para células de mamífero. Se realizaron experimentos de visualización de patrones de mezclado en sistemas laminares concéntricos y excéntricos. Las pruebas se efectuaron en un bioreactor de 1 L., utilizando glicerina como sustancia base y un trazador fluorescente de fluoresceína para marcar los patrones de flujo. Se hicieron estudios en cada una de las posiciones del eje (E=0.00, 0.21, 0.42) a 3 diferentes velocidades (v=150, 300, 500 rpm) y con cada uno de los discos (?=3,5 cm), por periodos de evaluación de una hora. En el caso base, la configuración concéntrica, (E=0.00) con ambos discos se observa la presencia de regiones toroidales segregadas arriba y debajo del impulsor, sin importar la velocidad de agitación. Estas regiones sobreviven al proceso de mezclado por tiempos superiores a una hora. En el caso de E=0.21, para ambos discos; el tiempo de mezclado disminuye, las regiones toroidales segregadas se reducen, pero aÚn siguen existiendo, adquiriendo cierta asimetría, aunque su ubicación no varía significativamente con respecto al caso base. En E=0.42, el tiempo de mezclado se reduce considerablemente. A 500 rpm y utilizando un impulsor de 3cm, se obtiene un mezclado homogéneo, sin presencia de zonas segregadas, en un tiempo de 6 min. Este trabajo demuestra que un sistema excéntrico de E=0.42, con un impulsor de disco de 3 cm. exhibe buen desempeño de mezclado a bajas velocidades. Se sugiere dicha configuración para su empleo en el cultivo de células susceptibles a estrés mecánico. La validación de esta aplicación recaerá en investigaciones posteriores.
Keywords:
Bioreactores; Cultivo de células; Química; Biotecnología; Agitación Excéntrica
Advisors:
Dr. Mario M. Alvarez
Committee Member / Sinodal:
Dr. Jorge E. Moreno; M.C. Juan Gerardo CantÚ; Dr. Joaquín Acevedo
Degree Level:
Maestro en Ciencias con especialidad en Biotecnología
School:
Ingeniería y Arquitectura
Campus Program:
Campus Monterrey
Discipline:
Ingeniería y Ciencias Aplicadas / Engineering & Applied Sciences
Appears in Collections:
Ciencias Exactas

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DC FieldValue Language
dc.contributor.advisorDr. Mario M. Alvarezes
dc.contributor.authorSánchez Cervantes, María I.en
dc.date.accessioned2015-08-17T11:27:16Zen
dc.date.available2015-08-17T11:27:16Zen
dc.date.issued01/04/2005-
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11285/572368en
dc.description.abstractEl cultivo de células de mamífero en bioreactores es un reto tecnológico vigente. Las células de mamífero son significativamente más sensibles al estrés mecánico que las células bacterianas. Las configuraciones actuales de bioreactores pueden ocasionar daño celular por los niveles de estrés mecánico propios a su operación. Investigaciones previas demuestran que la simple modificación de desplazar el eje de agitación en un tanque, de la posición central a una excéntrica, generan cambios dramáticos en los patrones de flujo y mejoras significativas en el mezclado. Esta investigación amplía la ventana de condiciones experimentales contemplada en investigaciones anteriores, y documenta la sustitución de propelas convencionales por el uso de agitadores de bajo estrés mecánico (se probaron dos distintos diámetros de discos sin paletas) como alternativa de uso para bioreactores para células de mamífero. Se realizaron experimentos de visualización de patrones de mezclado en sistemas laminares concéntricos y excéntricos. Las pruebas se efectuaron en un bioreactor de 1 L., utilizando glicerina como sustancia base y un trazador fluorescente de fluoresceína para marcar los patrones de flujo. Se hicieron estudios en cada una de las posiciones del eje (E=0.00, 0.21, 0.42) a 3 diferentes velocidades (v=150, 300, 500 rpm) y con cada uno de los discos (?=3,5 cm), por periodos de evaluación de una hora. En el caso base, la configuración concéntrica, (E=0.00) con ambos discos se observa la presencia de regiones toroidales segregadas arriba y debajo del impulsor, sin importar la velocidad de agitación. Estas regiones sobreviven al proceso de mezclado por tiempos superiores a una hora. En el caso de E=0.21, para ambos discos; el tiempo de mezclado disminuye, las regiones toroidales segregadas se reducen, pero aÚn siguen existiendo, adquiriendo cierta asimetría, aunque su ubicación no varía significativamente con respecto al caso base. En E=0.42, el tiempo de mezclado se reduce considerablemente. A 500 rpm y utilizando un impulsor de 3cm, se obtiene un mezclado homogéneo, sin presencia de zonas segregadas, en un tiempo de 6 min. Este trabajo demuestra que un sistema excéntrico de E=0.42, con un impulsor de disco de 3 cm. exhibe buen desempeño de mezclado a bajas velocidades. Se sugiere dicha configuración para su empleo en el cultivo de células susceptibles a estrés mecánico. La validación de esta aplicación recaerá en investigaciones posteriores.es
dc.language.isoes-
dc.rightsOpen Accessen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.titleDiseño de un Bioreactor de Agitación Excéntrica con Potencial Aplicación en el Cultivo de Células de Mamíferoes
dc.typeTesis de Maestríaes
dc.contributor.departmentITESMen
thesis.degree.grantorInstituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterreyes
thesis.degree.levelMaestro en Ciencias con especialidad en Biotecnologíaes
dc.contributor.committeememberDr. Jorge E. Morenoes
dc.contributor.committeememberM.C. Juan Gerardo CantÚes
dc.contributor.committeememberDr. Joaquín Acevedoes
thesis.degree.disciplineIngeniería y Arquitecturaes
dc.subject.keywordBioreactoreses
dc.subject.keywordCultivo de célulases
dc.subject.keywordQuímicaes
dc.subject.keywordBiotecnologíaes
dc.subject.keywordAgitación Excéntricaes
thesis.degree.programCampus Monterreyes
dc.subject.disciplineIngeniería y Ciencias Aplicadas / Engineering & Applied Sciencesen
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