Karıştırma Sürecinde Düşük Kesme Kuvvetleri Ve Düşük Yerçekimi Etkisi Sağlayan Biyoreaktör Tasarımının Prototip Üzerinden Optimizasyonu Ve Model Hepg2 Hücre Hattı Kullanılarak 3 Boyutlu (3d) Sferoidlerinin Oluşturulması

Abstract

Düşük kayma gerilimlerine duyarlı hücrelerin üretiminde kullanılmak üzere tasarlanan, hassas karışma ve düşük kesme kuvvetlerinin yanında düşük yerçekimi etkisiyle 3 boyutlu (3D) proliferasyon sağlayabilen karıştırma elemanlarına sahip bir biyoreaktörün, prototipi üzerinde optimizasyon çalışmaları ve laboratuvar ölçeğinde kültür denemelerinin gerçekleştirilmiştir. Düşük kesme kuvvetleri ve yerçekimi etkisinin sağlanması projenin beklenen ana çıktıları olmakla birlikte, yapılan hücre ve doku kültürü denemeleri ile elde edilen sonuçlar ile bu hedef karşılanmıştır. Sözü edilen biyoreaktör tasarımı, yatay konumlandırılmış silindirik bir gövdeye ve karşılıklı yerleştirilen iki adet karıştırıcıya sahiptir. Bu karıştırıcıların gerektiğinde değiştirilebilen bıçak açıları ve boyutlarıyla esnek ve modüler bir kullanım sağlamaktadır. Karşılıklı yerleştirilmiş ve biri diğerinin iç kısmına geçmiş olan çapa benzeri karıştırıcılar, birbirlerinin kesme kuvvetlerini azaltıcı etki göstererek, biyoreaktörün merkezinde düşük akış karakterine sahip bir bölge oluşturmaktadır. Sözü edilen biyoreaktörün ön tasarım süreci tamamlanmış ve fikri mülkiyetler kapsamında koruma altına alınmıştır. Bilgisayar tabanlı akış dinamiği simülasyonları yapılan biyoreaktör, imalatı tamamlanmış sferoid üretimi kullanılmaya başlanmıştır. Bu denemeler ışığında elde edilecek verilerin tasarımda yapılacak olan düzenlemelere temel oluşturacağı düşünülmektedir. Hali hazırda ticari olarak üretimi gerçekleştirilen benzer özelliklere sahip biyoreaktörlerin düşük çalışma hacmi ve döner gövdeye sahip olmalarının neden olduğu kontrol güçlüğü ve sürekli üretime olanak sağlamamaları, çalışmaların alanını kısıtlayan en önemli etkenlerdir. Proje fikrinin oluşturulması öncesinde tasarımı yapılan ve patentlenme aşamasına geçilen biyoreaktörün patent süreci tamamlanmış ve söz konusu biyoreaktörün, proje kapsamında yapılan çalışmalarda uygunluğu test edilmiştir. İleri hücre kültürüne uygun şekilde prototiplendirilmesi ve hücre çalışmalarının yapılması ile mevcut düşük kayma gerilimi sağlayan biyoreaktörlerin sorunlarının üstesinden gelinebileceği görülmüştür. Bu amaçla Karıştırmalı tank biyoreaktör, döner gövdeli biyoreaktörler ile üretimler yapılmış ve sonuçlar karşılaştırılmıştır.