Computational Fluid Dynamics Modeling of Diffusion-Convection Processes on Dynamic Microfluidic Cell Culture Platforms

Mikroakışkan tabanlı biyokimyasal analizler, hücre ve doku mühendisliğindeki son gelişmeler, mikroakışkan sistemler içinde uzaysal-zamansal olarak kütle transferinin kontrol edilmesine dayanmaktadır. ile hücresel mikroçevrenin edilmesi benzeri yapıların taklit edilmesinin yanısıra, yüksek verimli analizlerin gerçekleştirilmesinde de oldukça kullanışlı araçlardır. Bu biyoaktif moleküllerin, nütrientlerin, büyüme faktörlerinin diğer regülatör moleküllerin konsantrasyon gradientlerinin zamana konuma bağlı etme potansiyeline sahiptir. nedenle mikrosistemlerde biyomoleküllerin taşınım olaylarının modellenmesi, platformların tasarımını kantitatif biyolojik analizleri kolaylaştıran değerli bir analitik araçtır. Geliştirilen model sistem tasarımına rehberlik ettiğinden; maliyetli zaman alıcı deneyler minimuma indirilebilmekte; tasarım süreci verimliliği etkinliği arttırılabilmektedir. 
 Çalışma kapsamında ilaç uygulamalarına yönelik tek kanallı platformda difüzyon konveksiyon proseslerine vurgu yaparak transferi profilini gösteren oluşturulmuştur. kültürü sistemlerinin fizyolojik ortamların akış dinamiğini edebilmesi için pulsatil laminar sıvı akışını sağlayabilen peristaltik pompa kurulmuştur. Dinamik koşulları altında hücreler üzerine etki eden biyomekanik kuvvetlerin (akış hızı, konsantrasyon, basınç dağılımı kayma gerilimi) etkisini sayısal incelemek COMSOL Multiphysics sonlu elemanlar yazılımı kullanılarak sistemin simülasyonu yapılmıştır. Simülasyonu yapılan modelin, kültürü, analizler taşıyıcı kullanılacak geliştirilmesinde tasarımı parametre seçimi temel kullanılabileceği düşünülmüştür.