血清补充介质流在器官芯片系统中的物理模型

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 流体动力学 流体动力学
• 细胞生物学 细胞生物学

背景情况:

• 器官芯片 (OOC) 设备中精确的剪切应力模拟对于生理相关性至关重要.
• 当前的方法往往将介质粘度近似为常数,忽视了复杂的流体行为.
• 血清补充细胞培养介质,如杜尔贝科的修饰介质与胎儿牛血清,表现出非牛顿性质.

研究的目的:

• 为了研究血清补充细胞培养基的非牛顿行为.
• 为了准确地确定OOC设备中细胞所经历的剪切应力.
• 为微流体系统中切削应力近似提供改进的模型.

主要方法:

• 细胞培养介质的风湿学测量.
• 在微流体通道内进行三维流场测量.
• 数字模拟用于验证实验结果并推导流动属性.

主要成果:

• 证明常见的营养溶液表现为非牛顿流体.
• 观察到明显高于简单粘度近似预测的剪切应力值.
• 通过数值模拟验证了实验结果,实现了良好的协议.

结论:

• 对于OOC设备中的基于血清的介质,常量粘度的标准近似值是不够的.
• 精确的剪切应力测定需要考虑流体的非牛顿性质.
• 开发了切削应力近似表达式,以帮助OOC设备设计.