Browsing by Author "Ribeiro, Margarida Cavaco Leite"
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- Desenvolvimento de um modelo matemático em CFD caracterizante de uma cultura de células em biorreatoresPublication . Ribeiro, Margarida Cavaco Leite; Casaca, Cláudia Sofia Séneca da Luz; Calado, Cecília Ribeiro da Cruz; Marques, Nelson Pereira CaetanoUm dos maiores desafios da humanidade nos dias de hoje constitui o estudo e a compreensão de doenças para as quais não existem tratamentos eficientes ou tratamentos sequer. É nesse sentido que se tem vindo a explorar novas opções, como os produtos biotecnológicos. Na área farmacêutica, os maiores volumes de receitas anuais são referentes a estes produtos, prevendo-se um aumento anual de 1% até 2022. No entanto, o desenvolvimento destes produtos apresenta certas dificuldades, especialmente no tratamento de culturas in vitro, já que as células envolvidas nestes processos são extremamente sensíveis a qualquer alteração do meio. Este trabalho final de mestrado pretende caracterizar parâmetros como velocidade criada pela agitação das pás e inserção de oxigénio no meio, necessários à maximização da produção de uma cultura de células num Biorreator , já que este tipo de equipamentos constitui um dos principais meios de controlo e monitorização em tempo-real das aplicações mencionadas. A ferramenta que permite a melhor compreensão deste estudo é a dinâmica de fluidos computacional, CFD, evitando deste modo a perda de investimentos de milhões de euros numa só cultura. Neste sentido, foi realizado um estudo do estado de arte dos biorreatores e dos métodos utilizados em CFD, no programa ANSYS Fluent. A validação de conceitos foi realizada a partir de um artigo que caracteriza a ascensão de uma bolha, num meio aquoso retangular 3D, através do método de Euler. O cálculo matemático realizado utilizou o método de múltiplos referenciais móveis (MRF), um modelo de turbulência 𝑘−𝜀 padrão e finalmente um modelo multifásico com recurso às equações de Euler. Adicionalmente, foram realizados ensaios experimentais para se validarem os resultados obtidos, com recurso a um biorreator de bancada BIOSTAT Startorius de 2 L. Concluiu-se que os ensaios experimentais permitem validar o escoamento, quer relativamente ao tempo de homogeneização da mistura, como ao movimento realizado pela sua fase secundária, sendo que cada estágio da cultura apresenta comportamentos diferentes. E também que devido à exigência computacional e tempo necessário de cálculo não foi possível realizar estudos iterativos para a convergência dos melhores valores de parâmetros a utilizar e um estudo detalhado do sistema.