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组织工程生物反应器的力学环境特点
组织工程学是一门以细胞生物学和工程学为基础,应用工程学和生命科学的原理,开发器官缺损患者所需代替物,并构建和保持或增强其组织功能性的一门交叉学科.生物反应器作为组织工程中非常重要的工具,目前主要是从生物力学问题、三维空间培养问题、传质问题、培养的环境条件问题(pH、氧张力等)和物理因素(电场、磁场、应力场)等方面开展其研究.本文作者主要从生物力学角度介绍组织工程生物反应器研究的新进展,重点探讨组织工程生物反应器的力学环境.
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微载体颗粒在旋转壁式生物反应器内的运动与受力分析
微载体悬浮培养是贴壁细胞的一种常见培养方式,在大多数传统的生物反应器中一般都有搅拌装置,这样会带来较高的剪切力并且极易导致湍流,容易使待培养的细胞受到损伤.
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造血干/祖细胞的体外扩增培养研究
利用旋转壁式生物反应器(Rotating wall vessel,RWV)体外培养脐带血干细胞,使其大量扩增,以满足临床应用对造血干/祖细胞的数量与质量要求.从脐带血分离得到的单个核细胞(Mononuclear cells,MNC)在T-flask中培养24 h,之后接种到RWV反应器中,培养200 h.每24 h细胞计数,测量培养基的pH和渗透压变化;在144 h和197 h测CD34+细胞含量并做CFU-GM半固体培养.有核细胞(Nucleated cells, NC)与CD34+细胞在第197 h,分别扩增了435.5±87.6倍和32.7±15.6倍,CFU-GM(Colony-forming unit-granulocyte/macrophage)细胞扩增了21.7±4.9倍.整个培养过程中,RWV反应器中的pH和渗透压都保持在造血细胞佳的扩增条件内,pH基本保持在7.2～7.4之间,渗透压基本保持在290～310 mmol/kg之间.由于旋转壁式生物反应器(RWV)结构上的特殊性,可以保证细胞在悬浮流动的状态下生长,很好地模拟了脐带中的造血微环境,使脐带血造血干细胞在该反应器中短期内得到大量扩增.
