Una nueva estrategia para construir un entorno de cultivo en microgravedad mediante un campo de flujo oscilatorio...

Área de la Ciencia:

• Biotecnología
• Ciencia Espacial
• Dinámica de Fluidos

Sus antecedentes:

• Los sistemas actuales de cultivo celular rotatorio (RCCS) simulan la microgravedad a través de la rotación, pero sus mecanismos físicos difieren de la verdadera microgravedad espacial.
• Existe la necesidad de métodos terrestres más precisos para simular la microgravedad espacial con fines de investigación.

Objetivo del estudio:

• Proponer y validar una novedosa estrategia de simulación de microgravedad basada en el principio de equivalencia de Einstein.
• Establecer un entorno de campo de flujo de caída libre cuasi estable y controlable para la investigación de cultivos celulares.

Principales métodos:

• Modelado físico de un campo de flujo oscilatorio en un tubo en U vertical.
• Dinámica de fluidos computacional (CFD) con Volumen de Fluido (VOF) para simulaciones de acoplamiento gas-líquido.
• Experimentos realizados con parámetros específicos (D=15 mm, R/D=1.3).

Principales resultados:

• El sistema de tubo en U crea un entorno de caída libre cuasi libre.
• El 71% del líquido experimenta una pérdida de peso dentro de cada período de oscilación.
• Se logró un nivel espacial de baja microgravedad de 10^-2g con un pico promedio de pérdida de peso de 0.02g.
• La dinámica de presión y tensión cortante del campo de flujo cumple con las condiciones de contorno mecánicas del cultivo celular.

Conclusiones:

• El sistema oscilatorio acoplado gas-líquido propuesto proporciona un método viable para simular la microgravedad baja en la Tierra.
• Este enfoque innovador ofrece un nuevo paradigma para la simulación de microgravedad en tierra, distinto de los RCCS.
• El estudio proporciona un soporte técnico y teórico novedoso para la biología espacial y la investigación relacionada.