标签：生物反应器 细胞悬浮培养 生物技术  科普 

细胞的大规模生产是为基础研究、疾病建模和药物测试建立经济上可行的体外实验模型，并将组织工程和再生医学策略明确转化为治疗应用临床实践的必要步骤。通过生物反应器进行细胞悬浮培养式细胞大扩增的新方法。当需要大量细胞 (10 ¹⁰ -10 ¹² ) 时，传统的二维 (2D) 培养方式，主要基于手动、极其占用空间和劳动强度的干预措施，在实际和经济上是不可持续的，无法满足实际需要。

从放大的角度来看，并受到生物制药行业治疗剂制造过程的启发，3D悬浮培养已被证明是用于细胞大规模扩增的单层技术的有利替代方案 。

具体而言，当前细胞悬浮培养方法主要应用于以下领域：

（1）用于干细胞和癌细胞的可扩展和可控扩增；

  (2) 用于指导干细胞分化 ; 

  (3) 用于生产细胞球体和组织样结构。

提供模拟细胞生态位微环境的 3D 悬浮培养环境已被证明是有益的，可促进细胞存活并在体外保持细胞功能特性。此外，当通过培养基的动态混合获得悬浮液时，可以有效防止形成例如温度、pH、溶解氧、养分/代谢物的梯度，悬浮培养过程中增加氧和养分运输的同时避免了培养细胞/构建体的沉淀，从而超越了静态培养系统的固有限制。

如今，用于细胞规模化生产和动态的细胞悬浮培养主要通过搅拌罐和旋转生物反应器进行。此类设备可提供 3D 均质培养环境，并能够监测和控制培养参数，从而实现可重复、稳健和具成本效益的过程。当然，这些生物反应器中的大多数仍然存在严重问题，限制了扩展生物过程的升级和标准化。对于搅拌式生物反应器而言，搅拌桨剪切力的大小对细胞培养有着较大的影响。采用旋转生物反应器或采用低剪切力搅拌桨可产生相对较低的低剪切应力培养环境，以部分克服搅拌罐装置的局限。然而，旋转式反应器所采用的技术解决方案的复杂性使得这些设备不易扩展，不适合连续介质更换和实时监测。

楚怡生物的一种微载体生物反应器适用于细胞动态悬浮细胞培养和微载体环境培养的多功能生物反应器，做到一罐多用。它是通过采用简单的技术解决方案，避免了旋转部件，并确保层流混合流动状态来实现细胞悬浮，从而保证氧气和营养物质的运输，在广泛的剪切应力条件下实现均匀的培养环境。

为了超越实验性试错法并更深入地了解培养环境中发展的流体动力学，该设备的设计阶段得到了计算机多物理场建模的支持，提供综合分析生物反应器的工作原理。通过多项实践研究和实况检验评估了该生物反应器作为癌细胞球体培养的低剪切应力动态悬浮装置的适用性。生物学实验结果表明，这种3D悬浮培养方法在体外保留了癌细胞的生长，包括球状体的形成。

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