標簽：生物反應器 細胞懸浮培養(yǎng) 生物技術  科普 

細胞的大規(guī)模生產(chǎn)是為基礎研究、疾病建模和藥物測試建立經(jīng)濟上可行的體外實驗模型，并將組織工程和再生醫(yī)學策略明確轉(zhuǎn)化為治療應用臨床實踐的必要步驟。通過生物反應器進行細胞懸浮培養(yǎng)式細胞大擴增的新方法。當需要大量細胞 (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)已被證明是用于細胞大規(guī)模擴增的單層技術的有利替代方案 。

具體而言，當前細胞懸浮培養(yǎng)方法主要應用于以下領域：

（1）用于干細胞和癌細胞的可擴展和可控擴增；

  (2) 用于指導干細胞分化 ; 

  (3) 用于生產(chǎn)細胞球體和組織樣結(jié)構(gòu)。

提供模擬細胞生態(tài)位微環(huán)境的 3D 懸浮培養(yǎng)環(huán)境已被證明是有益的，可促進細胞存活并在體外保持細胞功能特性。此外，當通過培養(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，用于細胞規(guī)模化生產(chǎn)和動態(tài)的細胞懸浮培養(yǎng)主要通過攪拌罐和旋轉(zhuǎn)生物反應器進行。此類設備可提供 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、穩(wěn)健和具成本效益的過程。當然，這些生物反應器中的大多數(shù)仍然存在嚴重問題，限制了擴展生物過程的升級和標準化。對于攪拌式生物反應器而言，攪拌槳剪切力的大小對細胞培養(yǎng)有著較大的影響。采用旋轉(zhuǎn)生物反應器或采用低剪切力攪拌槳可產(chǎn)生相對較低的低剪切應力培養(yǎng)環(huán)境，以部分克服攪拌罐裝置的局限。然而，旋轉(zhuǎn)式反應器所采用的技術解決方案的復雜性使得這些設備不易擴展，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器適用于細胞動態(tài)懸浮細胞培養(yǎng)和微載體環(huán)境培養(yǎng)的多功能生物反應器，做到一罐多用。它是通過采用簡單的技術解決方案，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，該設備的設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器作為癌細胞球體培養(yǎng)的低剪切應力動態(tài)懸浮裝置的適用性。生物學實驗結(jié)果表明，這種3D懸浮培養(yǎng)方法在體外保留了癌細胞的生長，包括球狀體的形成。

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