DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA DE ESTIMULACIÓN ELECTROMAGNÉTICA PARA CULTIVOS CELULARES

Abstract

[ES] La regeneración neuronal ha ido tomando importancia con el paso del tiempo y con ella, las aplicaciones en la ingeniería tisular. Además, se ha demostrado en múltiples artículos, como el uso de células de Schwann favorecen la regeneración. La estimulación electromagnética es un procedimiento utilizado en investigación para acelerar la regeneración neuronal. En este TFG se va a presentar un diseño de un biorreactor capaz de crear un campo magnético, el cual va a inducir una corriente de 100 µA en una espira como consecuencia de la ley de Faraday. Dicha espira se posicionará en el interior de una placa Petri donde se sembrarían las células de Schwann para su posterior estimulación. El biorreactor consta de unas bobinas de Helmholtz apoyadas en las guías del bastidor, favoreciendo la comodidad y manejabilidad. Además, el diseño es completamente autoclavable, lo que permite su uso en el interior de una incubadora. Con el uso de un transformador, es posible controlar la intensidad de la inducción magnética, llegando a obtener 40,8 mT con 1,1 A, induciendo los 100 µA en una espira de 100 ¿. Asimismo, se ha realizado un estudio térmico del diseño para averiguar los posibles protocolos de estimulación. Pese a que el diseño está preparado únicamente para placas Petri de 3,5 cm de diámetro, lo que limita su rango de trabajo, el biorreactor es fácilmente replicable. No obstante, es posible mejorar la eficiencia del biorreactor con el uso de un variador de frecuencia, y así trabajar a corrientes más pequeñas, generando menos calor.

[EN] Neural regeneration has become a real challenge along the last years and with it, applications in tissue engineering. In addition, it has been shown in several articles, as the use of Schwann cells promote regeneration. Electromagnetic excitation is a procedure among the different techniques to speed up the cell regeneration. In this FPUD (final project university degree), a novel design of a bioreactor to be able to create a magnetic field will be presented, which will induce a current of 100 µA in a turn, as a result of Faraday's law. This turn will be positioned within a Petri dish, where Schwann cells would be sown for further stimulation. The bioreactor is composed of Helmholtz coils, supported on a guideway, providing comfort and easy handling. In addition, the design is completely autoclavable, allowing its use inside an incubator. Using an electrical transformer, it is possible to manage the intensity of the magnetic induction, achieving 40.8 mT with 1.1 A, inducing 100 µA in a 100 ¿ turn. In order to determine the behaviour of the design, a thermal study of the design has been carried out to find out different stimulation protocols. Although the design is configured only for 3.5 cm diameter Petri dishes, limiting its working range, the bioreactor is easily replicable. However, With this design would be possible to slightly improve the efficiency of the bioreactor with the use of a variable frequency drive VFD, and thus working with smaller current reducing the generated heat.