dc.contributor.author
Kaspar, Katharina
dc.date.accessioned
2018-06-07T17:17:51Z
dc.date.available
2007-08-22T00:00:00.649Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/3660
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-7860
dc.description
Titelblatt und Inhaltsverzeichnis
Einleitung
Material und Methoden
Ergebnisse
Diskussion
Literaturverzeichnis
dc.description.abstract
Die Arbeit befasst sich mit der Flüssigkeits- bzw. Massenverteilung in einem
dreidimensionalen Hohlfasermembransystem zur extrakorporalen
Leberunterstützung. Das Ziel der Arbeit ist der Vergleich von verschiedenen
Laufmodi (Perfusion, Diffusion durch ein oder beide Kapillarbündel und Cross
Flow) bei unterschiedlichen Flussraten (50 300 ml/min) zum besseren
Verständnis der Durchmischungsvorgänge im Bioreaktor. Die
Durchmischungsverhältnisse beeinflussen sowohl die Versorgung der im
Bioreaktor kultivierten Zellen, als auch den Stoffaustausch mit dem Patienten.
Sie sind somit ein wesentlicher Faktor der Funktion bzw. der Wirksamkeit eines
solchen Bioreaktors. Soweit möglich, sollte eine Empfehlung für eine ideale
Einstellung des Laufmodus in Kombination mit der Flussrate im Betrieb
erarbeitet werden. Zur Untersuchung der Flüssigkeits- und Massenverteilung im
Bioreaktor wurden Durchmischungsmessungen mit Phenolrot (PSP) als Marker
durchgeführt. Aus den Ergebnissen der Messungen wurden die jeweiligen
Mischzeiten bis zum Erreichen einer Homogenität von h ≤ 0,1 errechnet. Die
Ergebnisse zeigten kürzere Mischzeiten bei Diffusion durch beide
Kapillarbündel und beim Cross Flow, sowie bei höheren Flussraten. Der Cross
Flow zeigte dabei ausgeglichenere Kurvenverläufe. Die Perfusion zeigte
insgesamt etwas längere Mischzeiten und einen bimodalen Verlauf der
Mischzeiten, konnte aber auch noch gute Werte erreichen. Die Diffusion durch
ein Kapillarbündel zeigte die längsten Mischzeiten, sowie ebenfalls einen
biomodalen Verlauf der Mischzeiten. Relativ starke initiale Peaks lassen die
Diffusion durch ein Kapillarbündel zusätzlich als am ungünstigsten erscheinen.
Im Vergleich zu anderen beschriebenen extrakorporalen LUS ergab sich für das
System eine insgesamt effektive Flüssigkeits- und Massenverteilung im Reaktor.
Unter Berücksichtigung der physiologischen Strömungsverhältnisse in der Leber,
dem Bedarf an einem möglichst hohen Fluidumsatz, der Forderung nach einer
möglichst schnellen Durchmischung ohne ein Ablösen der Zellen von ihrem
Untergrund und den durch membrane-fouling ausgelösten Prozessen erscheint
der Cross Flow bei etwa 200 ml/min die geeignetste Einstellung für den
Laufmodus und die Flussrate. Die Diffusion durch beide Kapillarbündel ist eine
ebenfalls zufrieden stellende Alternative.
de
dc.description.abstract
The objective of this work was to investigate the fluid distribution as well
as the mass transfer in a three-dimensional (3D) hollow fiber membrane based
bioreactor for extracorporeal liver support. The aim of the study was to
compare the different distribution modes (perfusion, diffusion through either
one or two capillary bundles, and cross-flow operation of two bundles) and
different flow rates (50 300 ml/min), to improve the understanding of the
mixing processes inside the system. The mixing ratio affects both the cell
support as well as the mass transfer with the patient, and therefore is a
significant factor of the function and the effectiveness of the bioreactor.
Investigations on the fluid distribution and mass transfer in the bioreactor
were performed by measuring the distribution of phenolsulfonphtalein (PSP).
The results were used to calculate the mixing times to homogeneity of h ≤ 0.1.
The bioreactor exhibited shorter mixing times for the cross-flow - and
diffusion mode through both capillary bundles and for higher flow rates. The
cross-flow mode operation exhibited the most consistent progression of the
concentration graphs. Perfusion showed longer mixing times and bimodal
progression. Diffusion through one capillary bundle exhibited the longest
mixing times and bimodal progression. Including the strong initial peaks, this
mode appears to be least favorable. Compared to other published extracorporeal
LSS, our system exhibited effective fluid distribution and mass transfer
inside the bioreactor. Considering physiological velocities in the liver, the
need for high volume turnover, the demand for potentially rapid distribution
without cell detachment, and processes induced by membrane fouling, the cross-
flow mode appears to be the most favorable setting at a low flow rate of
approximately 200ml/min. Diffusion through both capillary bundles presents a
satisfying alternative.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
bioartificial liver
dc.subject
extracorporeal
dc.subject
fluid distribution
dc.subject.ddc
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::610 Medizin und Gesundheit::610 Medizin und Gesundheit
dc.title
Flüssigkeits- und Massenverteilung in einem dreidimensionalen
Hohlfasermembransystem zur extrakorporalen Leberunterstützung
dc.contributor.firstReferee
Professor P. Neuhaus
dc.contributor.furtherReferee
Professor Dr.-Ing. E. Heinzle
dc.contributor.furtherReferee
Privat-Dozent Dr. med. K. H. Fey
dc.date.accepted
2007-09-23
dc.date.embargoEnd
2007-07-05
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000003340-6
dc.title.translated
Fluid distribution and mass transfer in a three-dimensional holo-fiber-
membrane system using Phenolsulfonphtalein
en
refubium.affiliation
Charité - Universitätsmedizin Berlin
de
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FUDISS_thesis_000000003340
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http://www.diss.fu-berlin.de/2007/577/
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open access