標(biāo)簽：生物反應(yīng)器 細(xì)胞懸浮培養(yǎng) 生物技術(shù)  科普 

細(xì)胞的大規(guī)模生產(chǎn)是為基礎(chǔ)研究、疾病建模和藥物測試建立經(jīng)濟上可行的體外實驗?zāi)Ｐ?，并將組織工程和再生醫(yī)學(xué)策略明確轉(zhuǎn)化為治療應(yīng)用臨床實踐的必要步驟。通過生物反應(yīng)器進行細(xì)胞懸浮培養(yǎng)式細(xì)胞大擴增的新方法。當(dāng)需要大量細(xì)胞 (10 ¹⁰ -10 ¹² ) 時，傳統(tǒng)的二維 (2D) 培養(yǎng)方式，主要基于手動、極其占用空間和勞動強度的干預(yù)措施，在實際和經(jīng)濟上是不可持續(xù)的，無法滿足實際需要。

從放大的角度來看，并受到生物制藥行業(yè)治療劑制造過程的啟發(fā)，3D懸浮培養(yǎng)已被證明是用于細(xì)胞大規(guī)模擴增的單層技術(shù)的有利替代方案 。

具體而言，當(dāng)前細(xì)胞懸浮培養(yǎng)方法主要應(yīng)用于以下領(lǐng)域：

（1）用于干細(xì)胞和癌細(xì)胞的可擴展和可控擴增；

  (2) 用于指導(dǎo)干細(xì)胞分化 ; 

  (3) 用于生產(chǎn)細(xì)胞球體和組織樣結(jié)構(gòu)。

提供模擬細(xì)胞生態(tài)位微環(huán)境的 3D 懸浮培養(yǎng)環(huán)境已被證明是有益的，可促進細(xì)胞存活并在體外保持細(xì)胞功能特性。此外，當(dāng)通過培養(yǎng)基的動態(tài)混合獲得懸浮液時，可以有效防止形成例如溫度、pH、溶解氧、養(yǎng)分/代謝物的梯度，懸浮培養(yǎng)過程中增加氧和養(yǎng)分運輸的同時避免了培養(yǎng)細(xì)胞/構(gòu)建體的沉淀，從而超越了靜態(tài)培養(yǎng)系統(tǒng)的固有限制。

如今，用于細(xì)胞規(guī)?；a(chǎn)和動態(tài)的細(xì)胞懸浮培養(yǎng)主要通過攪拌罐和旋轉(zhuǎn)生物反應(yīng)器進行。此類設(shè)備可提供 3D 均質(zhì)培養(yǎng)環(huán)境，并能夠監(jiān)測和控制培養(yǎng)參數(shù)，從而實現(xiàn)可重復(fù)、穩(wěn)健和具成本效益的過程。當(dāng)然，這些生物反應(yīng)器中的大多數(shù)仍然存在嚴(yán)重問題，限制了擴展生物過程的升級和標(biāo)準(zhǔn)化。對于攪拌式生物反應(yīng)器而言，攪拌槳剪切力的大小對細(xì)胞培養(yǎng)有著較大的影響。采用旋轉(zhuǎn)生物反應(yīng)器或采用低剪切力攪拌槳可產(chǎn)生相對較低的低剪切應(yīng)力培養(yǎng)環(huán)境，以部分克服攪拌罐裝置的局限。然而，旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)器所采用的技術(shù)解決方案的復(fù)雜性使得這些設(shè)備不易擴展，不適合連續(xù)介質(zhì)更換和實時監(jiān)測。

楚怡生物的一種微載體生物反應(yīng)器適用于細(xì)胞動態(tài)懸浮細(xì)胞培養(yǎng)和微載體環(huán)境培養(yǎng)的多功能生物反應(yīng)器，做到一罐多用。它是通過采用簡單的技術(shù)解決方案，避免了旋轉(zhuǎn)部件，并確保層流混合流動狀態(tài)來實現(xiàn)細(xì)胞懸浮，從而保證氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)的運輸，在廣泛的剪切應(yīng)力條件下實現(xiàn)均勻的培養(yǎng)環(huán)境。

為了超越實驗性試錯法并更深入地了解培養(yǎng)環(huán)境中發(fā)展的流體動力學(xué)，該設(shè)備的設(shè)計階段得到了計算機多物理場建模的支持，提供綜合分析生物反應(yīng)器的工作原理。通過多項實踐研究和實況檢驗評估了該生物反應(yīng)器作為癌細(xì)胞球體培養(yǎng)的低剪切應(yīng)力動態(tài)懸浮裝置的適用性。生物學(xué)實驗結(jié)果表明，這種3D懸浮培養(yǎng)方法在體外保留了癌細(xì)胞的生長，包括球狀體的形成。

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