About nutrient liquid flow between potential flow and cartilage surface in bioreactor.

• Autorzy: Wierzcholski K. , Miszczak A.

Warianty tytułu

PL

Przepływ cieczy odżywczej pomiędzy potencjalnym przepływem a powierzchnią chrząstki w bioreaktorze.

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper is presented the nutrient liquid flow of non-Newtonian properties in boundary thin layer near to the cartilage surface during the cultivation in bioreactor. Nutrient liquid is contacting with the non viscous potential flow, while the cartilage sample is permanent per-fused by the nutrient liquid. The liquid motion inside the boundary layer is caused by the flow rate of the perfusion (i.e. by the velocity and pressure occuring in the potential flow region). The velocity components of nutrient liquid inside the thin layer are derived. Afterwards are presented the formulae for friction forces occuring on the cartilage surfaces during the cultivation in bioreactor. In obtained solutions are indicated the parts presenting the Newtonian and non-Newtonian terms.

PL

W niniejszej pracy wyznaczony został przepływ cieczy odżywczej o właściwościach nienewtonowskich w cienkiej warstwie granicznej w pobliżu powierzchni komórek chrząstki (chondrocytu) podczas hodowli w bioreaktorze. Ruch cieczy w warstwie granicznej jest wywołany wydatkiem przepływu dostarczanej cieczy do bioreaktora. Ponadto prędkość przepływu cieczy w warstwie granicznej wokół hodowanych komórek chrząstki stawowej jest uzależniona od prędkości przepływu potencjalnego cieczy znajdującej się w bezpośrednim kontakcie z wastwą graniczną komórek. W pracy wprowadzone zostały składowe wektora prędkości cieczy odżywczej w cienkiej warstewce granicznej, a także siły tarcia występujące na powierzchni komórek chrząstki (chondrocytu) podczas hodowli. Uzyskane rozwiązania wyrażono w członach reprezentujących oddzielne wpływy cieczy newtonowskiej i nienewtonowskiej na wyznaczane w pracy wartości. Symulacja analityczna i numeryczna podana w niniejszej pracy jest dostosowywana do bioreaktorów pracujących w Instytucie Badawczym Cienkich Biologicznych Warstw Granicznych w Karlsruhe (Niemcy).

Słowa kluczowe

EN

bioreactor; friction forces; boundary conditions

PL

bioreaktor; siły tarcia; warunki brzegowe

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Zagadnienia Eksploatacji Maszyn
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 41, nr 2
• Strony: 185--197

Twórcy

autor

Wierzcholski K.

autor

Miszczak A.

• Gdansk University of Technology,

Bibliografia

• [1] Aigner, J., Tegeler, J., Hutzler, P., Pavesio, A., Hammer, C, Kastenbauer, E., Naumann, A.: Cartilage tissue engineering with novel structured biomaterial based on the hyaluronic acid benzyl ester. J. Biomed. Mater Res., 1998, 42, pp. 172-181.
• [2] Czermak, P., Nehring, D., Gokorsch S. (): A new bioreactor system to produce fhree-dimensional cartilage implants. AIChE, Annual Meeting, paper 330i, Indianapolis, USA, 2002,6.11.
• [3] Wierzcholski, K.: Volume Flow Ratę of Liquids in Bioreactor. Scientific Proceedings of Applied Mechanics Department of Technical University of Gliwice 2003, 20, pp. 412-417.
• [4] Wierzcholski, K.: Optimization and control of tissue growth and repair in bioreactor. International Journal of Applied Mechanics and Engineering, 2004, Vol.9 (Special issue), pp. 275—281.
• [5] Wierzcholski, K.: Scientific and technological objectives of the intelligent bioreactor for tissue cultivation. Teoria Maszyn i Mechanizmów II, Kraków, KBM PAN, 2004, pp. 43-48.
• [6] Wierzcholski K.: Intelligent systems of bioreactors in tribological processes of joint cartilage cultivation. Problemy Eksploatacji Maszyn, 2005, 4 (59), pp. 327-337.
• [7] Wierzcholski K.: Tribologia biołożysk i inteligentnych bioreaktorów problemem grantu europejskiego. Tribologia, 2005, Nr 5, pp. 67-80.