DOI: https://doi.org/10.15587/2313-8416.2017.107176

Design of consrtuction and hydrodynamic modeling in a roller bioreactor with surface cultivation of cell cultures

Vladyslav Shybetskiy, Serhii Semeniuk, Sergiy Kostyk

Abstract


Design of construction of a bioreactor for the cultivation of cell cultures is developed and computer modeling of hydrodynamic apparatus is carried out. The field of velocity vectors of the fluid in the apparatus, the shear rate for a fluid, the fluid shear stress in the area of cell immobilization are obtained. The obtained results confirm the technological effectiveness of bioreactor construction and can be used in the design of pilot samples of the apparatus


Keywords


bioreactor; cell cultivation; computer modeling; hydrodynamics; shear stress; immobilized eukaryotic cells

References


Shybetskуу, V. Yu., Semeniuk, S. M. (2017). Accounting for the needs of producers in the design of fermentation equipment. Biotechnology of the XXI century. Kyiv: Ed. "Politekhnica", 184.

Nedovic, V., Willaert, R. (Eds.) (2013). Fundamentals of Cell Immobilisation Biotechnology. Berlin: Springer Science & Business Media, 555. doi: 10.1007/978-94-017-1638-3

Eibl, D., Eibl, R., Portner, R. et. al. (2009). Cell and Tissue Reaction Engineering: Principles and Practice. Berlin: Springer, 363. doi: 10.1007/978-3-540-68182-3_1

Semeniuk, S. M., Shybetskуу, V. Yu. (2016). Bioreactors for cultivation cell culture. Topical issues of biology and ecology development. Vinnitsa, 306–308.

Bioreaktoren und fermentationssysteme. Available at: http://www.zeta.com/bioraktoren_161.htm

WAVE Bioreactors – GE Healthcare Life Sciences. Available at: http://www.gelifesciences.com/webapp/wcs/stores/servlet/CategoryDisplay?categoryId=3325260&catalogId=130619&productId=&top=Y&storeId=11251&langId=-1

Freshni, R. Ya. (2010). Culture of animal cells. Moscow: BINOM. Laboratory of knowledge, 691.

AcuSyst-Xcellerator – C3 Cell Culture Company. Available at: https://static1.squarespace.com/static/5822091e46c3c4379874dc14/t/58824a4d725e250cb2826d0e/1484933709324/CCCO_A4+AcuSyst+Xcellerator_ACV1_V4+%281%29.pdf

iCELLis® Bioreactor – Bioreactors Company. Available at: https://shop.pall.com/INTERSHOP/web/WFS/PALL-PALLUS-Site/en_US/-/USD/ViewProduct-Start?SKU=hw7uq21l

Sharma, C., Malhotra, D., Rathore, A. S. (2011). Review of Computational fluid dynamics applications in biotechnology processes. Biotechnology Progress, 27 (6), 1497–1510. doi: 10.1002/btpr.689

Guyot, Y., Luyten, F. P., Schrooten, J., Papantoniou, I., Geris, L. (2015). A three-dimensional computational fluid dynamics model of shear stress distribution during neotissue growth in a perfusion bioreactor. Biotechnology and Bioengineering, 112 (12), 2591–2600. doi: 10.1002/bit.25672

Kopylenko, A. V., Semeniuk, S. M., Shybetskуу, V. Yu., Kostyk, S. I. (2017). Innovative concept of hydrodynamic modeling in a roller bioreactor with surface cultivation of cell cultures. Science new NUFT, 23 (2), 114–122.

Kostyk, S. I., Ruzhinskaya, L. I., Shybetskуу, V. Yu., Revtov, O. О. (2016). Mathematical simulation of hydrodynamics of the mixing device with magnetic drive. ScienceRise, 4 (2 (21)), 27–31. doi: 10.15587/2313-8416.2016.67275

Gelbgras, V., Wylock, C. E., Drugmand, J.-C., Haut, B. (2011). Segregated Model of Adherent Cell Culture in a Fixed-Bed Bioreactor. Chemical Product and Process Modeling, 6 (1). doi: 10.2202/1934-2659.1522


GOST Style Citations


Шибецький, В. Ю. Врахування потреб продуцентів при конструюванні ферментаційного обладнання [Текст]: мат. XI Всеукраїнської наук.-пр. конф. / В. Ю. Шибецький, С. М. Семенюк // Біотехнологія ХХІ століття. – К.: Вид-во «Політехніка», 2017. – C. 184.

Fundamentals of Cell Immobilisation Biotechnology [Text] / V. Nedovic, R. Willaert (Eds.). – Berlin: Springer Science & Business Media, 2013. – 555 p. doi: 10.1007/978-94-017-1638-3

Eibl, D. Cell and Tissue Reaction Engineering: Principles and Practice [Text] / D. Eibl, R. Eibl, R. Portner et. al. – Berlin: Springer, 2009. – P. 363. doi: 10.1007/978-3-540-68182-3_1

Семенюк, С. М. Ферментери для культивування клітинних культур [Текст]: мат. Міжнар. наук.-пр. конф. / С. М. Семенюк, В. Ю. Шибецький // Актуальні питання розвитку біології та екології. – Вінниця: ТОВ «Нілан-ЛТД», 2016. – C. 306–308.

Bioreaktoren und fermentationssysteme [Electronic resource]. – Available at: http://www.zeta.com/bioraktoren_161.htm

WAVE Bioreactors – GE Healthcare Life Sciences [Electronic resource]. – Available at: http://www.gelifesciences.com/webapp/wcs/stores/servlet/CategoryDisplay?categoryId=3325260&catalogId=130619&productId=&top=Y&storeId=11251&langId=-1

Фрешни, Р. Я. Культура животных клеток [Текст]: пр. рук. / Р. Я. Фрешни. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. – 691 с.

AcuSyst-Xcellerator – C3 Cell Culture Company [Electronic resource]. – Available at: https://static1.squarespace.com/static/5822091e46c3c4379874dc14/t/58824a4d725e250cb2826d0e/1484933709324/CCCO_A4+AcuSyst+Xcellerator_ACV1_V4+%281%29.pdf

iCELLis® Bioreactor – Bioreactors Company [Electronic resource]. – Available at: https://shop.pall.com/INTERSHOP/web/WFS/PALL-PALLUS-Site/en_US/-/USD/ViewProduct-Start?SKU=hw7uq21l

Sharma, C. Rewiew of computational fluid dynamics applications in biotechnology process [Text] / C. Sharma, D. Malhotra, A. S. Rathore // Biotechnology Progress. – 2011. – Vol. 27, Issue 6. – P. 1497–1510. doi: 10.1002/btpr.689

Guyot, Y. A three-dimensional computational fluid dynamics model of shear stress distribution during neotissue growth in a perfusion bioreactor [Text] / Y. Guyot, F. P. Luyten, J. Schrooten, I. Papantoniou, L. Geris // Biotechnology and Bioengineering. – 2015. – Vol. 112, Issue 12. – P. 2591–2600. doi: 10.1002/bit.25672

Копиленко, А. В. Сучасна концепція моделювання гідродинаміки в ролерному біореакторі з поверхневим культивуванням клітинних культур [Текст] / А. В. Копиленко, С. М. Семенюк, В. Ю. Шибецький, С. І. Костик // Наукові праці НУХТ. – 2017. – Т. 23, № 2. – C. 114–122.

Костик, С. І. Математичне моделювання гідродинаміки перемішуючого пристрою з магнітним приводом [Текст] / С. І. Костик, Л. І. Ружинська, В. Ю. Шибецький, О. О. Ревтов // ScienceRise. – 2016. – T. 4, № 2 (21). – C. 27–31. doi: 10.15587/2313-8416.2016.67275

Gelbgras, V. Segregated Model of Adherent Cell Culture in a Fixed-Bed Bioreactor [Text] / V. Gelbgras, C. E. Wylock, J.-C. Drugmand, B. Haut // Chemical Product and Process Modeling. – 2011. – Vol. 6, Issue 1. doi:10.2202/1934-2659.1522







Copyright (c) 2017

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

ISSN 2313-8416 (Online), ISSN 2313-6286 (Print)