Materiali e Tecnologie per la realizzazione di sostituti - FedOA ...

APPENDICI - 251
II) DIFFUSIONE ATTRAVERSO MEMBRANE POROSE
II.a) TEORIA DEL TRASPORTO DI MATERIA
Il trasporto di materia indica il trasferimento di un componente di una miscela da
una regione verso un’altra sotto l’azione di una forza motrice, quali, ad esempio,
una variazione di concentrazione, di pressione, di temperatura, di potenziale
chimico.
Questo processo può verificarsi in un gas, in un vapore o in un liquido e deriva
dal movimento delle molecole. In base al tipo di movimento si distingue una
diffusione di tipo molecolare e una di tipo turbolento. La prima deriva dalla
direzione casuale delle velocità molecolari, la seconda deriva invece dal fatto che
le velocità possono avere delle direzioni definite da correnti e vortici che si
formano all’interno del fluido.
Le procedure di semina e coltura dinamica prevedono dei meccanismi il cui
evolversi è guidato dalle leggi fondamentali del trasporto di materia, sia di tipo
diffusivo (matrice densa) nel caso di scaffold non porosi dove si auspica una
adesione superficiale delle cellule, sia di tipo convettivo nel caso di sistemi porosi
dove l’adesione delle cellule è intimamente legato al passaggio per permeazione e
quindi al trasporto di una fase liquida (ad esempio, mezzo di coltura e cellule)
all’interno del sistema tridimensionale.
II.b) FENOMENI DI TRASPORTO IN MEMBRANE POROSE
Un mezzo poroso è composto da una fase solida, continua, in cui sono
intervallate delle sacche o pori, occupate da un fluido[ 156 ][ 157 ].
Nel caso in cui i pori siano collegati tra loro (interconnessione), tale che la fase fluida
al suo interno risulti continua, la struttura del mezzo poroso si dice bicontinua e il
fluido può attraversare il mezzo poroso sotto l'azione di una differenza di
pressione.
Ovviamente, invece, quando la fase fluida non è continua ovvero i pori non sono
interconnessi, il mezzo poroso non è permeabile.
Per quantificare la porosità di una struttura porosa è possibile definire una
grandezza specifica detta grado di vuoto definita come:
V −V
S VS
ε = = 1−
V V
dove V è il volume totale, mentre Vs è il volume occupato dalla fase solida.