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- 微重力3D细胞培养系统
- 2026年01月10日
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- 详细信息
- 文献和实验
- 技术资料
（一）功能介绍和主要应用领域
可以连续实时定量记录模拟环境的重力变化，便于观测模拟微重力或超重力效应下细胞、组织等变化规律和实现对实验环境的调节，且可直接放进培养箱，方便细胞的培养。
航空航天/生物学研究：植物微重力研究领域，微重力环境的生物育种，特种植物栽培等，人类(或宇航员)微重力下器官、细胞培养特性研究，太空旅行肌肉萎缩、骨萎缩、 脑科学等
再生医学/干细胞研究：iPS细胞 、ES细胞，间充质干细胞，微重力细胞培养，3D细胞培养，动物神经、软骨、筋、骨、血液的培养研究
药物发现/细胞治疗研究：癌症研究领域，癌细胞的3D培养，血管生成研究，蛋白质结构分析领域，微重力环境中的蛋白质晶体
（二）产品特点及优势
| 模拟重力环境范围 | 旋转提供微重力环境模拟（10-3G），同时提供超重力环境的模拟（2G，2.5G或3G）、月球重力、火星重力 |
| 模拟环境下的重力监测能力 | 可提供模拟环境下的重力监测，X 轴、Y 轴、Z 轴三维空间重力监测并显示实时重力数值,精确度±0.001G，让研究人员实时采集了解模拟环境重力的精确变化。 |
| 模拟微重力环境旋转模式及速度 | 模拟微重力环境的4种旋转模式的速度分别为A：4rpm, B: 3rpm, C: 2rpm, D: 1rpm。 |
| 模拟超重力环境旋转模式及速度 | 模拟超重力环境的3种旋转模式分别为2.0G, 2.5G , 3G 。 |
| 细胞培养装置搭载架类型 | T25透气型培养瓶不少于10个，其他规格的培养装置可以按照需求定制搭载架。 |
| 仪器操作及使用方式 | 具有快速启动（手动控制）及程序预约功能，仪器通过触屏操控，简单方便；该仪器可以直接放进培养箱，方便细胞的培养。 |
在3D细胞培养过程中，该三维细胞培养系统在微重力和低剪切应力方面，各自扮演着重要的角色。
首先，关于微重力：
模拟太空环境：微重力可以模拟太空中的生理环境，这对于研究太空生物学和生命科学具有重要意义。特别是在研究宇航员在太空中的健康问题、提高太空任务的安全性和成功率方面，微重力培养细胞提供了有力的实验手段。
加速细胞衰老：微重力可以加速细胞的衰老过程。例如，在国际空间站上培养的大脑、心脏和乳房等类器官，微重力条件可以加速这些类器官的衰老，有助于科学家们确定衰老是如何发生的，并设计相应的预防措施。
药物筛选与优化：在微重力环境下，细胞对药物的反应可能会发生变化，这有助于研究人员筛选和优化药物，揭示药物的新作用机制和潜在疗效。
3D细胞培养系统能够更好地模拟生物体内细胞存活的自然环境，保持细胞间相互作用和更逼真的生化和生理反应。即使在简单的球体模型中，也能形成氧气、营养物质、代谢物和可溶信号的梯度，形成多样化的细胞群体。由于3D细胞培养更接近真实生理状态，因此研究结果更贴近实际情况，提高了实验的可靠性和准确性。它能够更好地模拟细胞之间的相互作用、细胞的形态和功能，以及药物对细胞的影响。
3D细胞培养系统具有更高的标准化和可控制性，可以减少实验误差，提高实验的可重复性。通过优化3D培养条件，可以进一步提高实验的可靠性和稳定性。
3D细胞培养系统可以更好地模拟人体对药物的反应，从而提高药物筛选的效率。通过3D培养，可以更准确地评估药物的毒性、药效和代谢过程，为新药研发提供更有价值的参考。
3D细胞培养系统可以模拟多种疾病的发生和发展过程，为疾病研究提供新的手段和方法。通过实现持续灌流和恒定剪切力，可以研究疾病细胞与正常细胞之间的差异，探索疾病的发病机制，为新的治疗方法提供依据。
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文献和实验approaches have been applied to ensure proper medium supply, namely orbital shaking,11 spinning flasks6 and mini-bioreactors.10 However, applying fluidic systems (micro- or millifluidic) have not been considered, so far. In case of the hMOs, we hypothesize that keeping organoids under continuous orbital shaking as per published protocols5 might not be sufficient to ensure a proper supply of nutrients and oxygen. Therefore, to improve the quality of hMOs we investigated the effects of applying a continuous medium flow during culture. In this study we used the “Quasi Vivo” (QV, Kirkstall, UK) millifluidic system rather than a microfluidic device14 for a number of reasons. First, following the concept of allometry, the size of an organoid should range between approximately 0.5 to 2 mm in order to exhibit physiologically scaled metabolism (oxygen consumption).15,16 In addition, millifluidic systems such as the QV allow the application of relatively high flow rates ensuring proper nutrient and oxygen supply without exposing the organoid to a high shear force due to the flow itself. This is due to a well-like design in which the medium inlet and outlet are located in the chamber lid whereas the organoid is placed a variable distance from the medium inlet.17,18 Finally, given their high volume to surface ratio, millifluidic systems do not require frequent media changes, thus organoid manipulation is reduced to a minimum during culture. Besides various applications in 2D cultures, the QV millifluidic system has been successfully used to culture liver organoids13,19 and 3D cardiac constructs20 derived from human (adult) stem cells. In this study, we established a stable midbrain organoid culture under millifluidic conditions and compared it to the state-of-the-art procedure of continuous orbital shaking using both a computational fluid dynamics (CFD) and an experimental approach. The CFD analysis was performed to determine if differences in calculated oxygen profiles in the two experimental set-ups could be used to expla
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