13 01 2026

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University: Politecnico di Milano
Degree programme: Biomedical Engineering
Subject: Applicazioni Biotecnologiche e Bioreattori
Classification: Exam · Full exam
Content: Exam paper only
Original format: PDF
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Esame Bioreattori – Appello del 13 Gennaio 2026 Punteggio massimo prova 27/30 Non eccedere lo spazio consentito per la risposta Scrivere nome cognome e data nell’angolo in alto a destra di ogni pagina Nome: ______________________________________ Cognome: ___________________________________ N° Matricola: ________________________________ 1. Definire e commentare i diversi livelli di potenza che le cellule posso avere (5 punti) …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 1

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2. Descrivere e commentare le differenze tra monitoraggio del ph in modo invasivo o non invasivo in un bioreattore (4 punti) …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2

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3. Disegnare e commentare un pattern di stimolazione meccanica per l’ingegnerizzazione del tessuto muscolare striato, scrivere sul grafico anche dei possibili valori del pattern per entrambi gli assi e commentare le diverse sezioni del pattern (6 punti) Intensità dello sforzo Tempo …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3

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Esercizio 1 – Si richiede di disegnare un circuito idraulico che permetta il ricircolo ed il ricambio del terreno di coltura in un bioreattore composto da una camera in perfusione confinata. Nella camera in perfusione confinata è necessario implementare una variazione di volume ciclica. Si richiede anche di dettagliare e commentare la scelta dei diversi componenti (6 punti) …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 4

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Esercizio 2 - Si vuole progettare un bioreattore per la rigenerazione di vasi di piccolo calibro. In un primo tratto del circuito è presente uno scaffold tubolare (d1=2,5 mm), contenente cellule endoteliali, lungo L1 = 4 cm. Questa sezione termina con una valvola apri-chiudi che consente di ottenere una determinata deformazione radiale dello scaffold. A valle della valvola è poi presente una biforcazione simmetrica, avente due rami di uguale resistenza idraulica, all’interno dei quali sono collocati due ulteriori scaffold con cellule endoteliali (d2 = 2,5 mm). All’interno del sistema fluisce mezzo di coltura (𝜇 = 0,001 𝑃𝑎 ∙ 𝑠). Calcolare: • la portata e lo sforzo di taglio presente nel tratto 1 considerando una tclosure di 15 ms e una deformazione radiale Δr/r0 = 8% • lo sforzo di taglio presente nei canali a valle della biforcazione aventi uguale resistenza idraulica • Assumendo di mantenere costante lo shear stress costante nei due segmenti inferiori S2 e riducendo a un terzo il diametro dei due segmenti inferiori S2, calcolare la variazione del valore dello shear stress nel segmento di scaffold superiore S1 5

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