如何利用生物反應器實現干細胞體外擴增培養

干細胞是指具有無限分裂增長能力，可以進行自我更新，并能在不同誘導條件下，分化成不同類型的細胞的一種特殊生物細胞。比如我們常見的骨髓干細胞胚胎干細胞，廣泛應用于免疫系統疾病治療，內分泌系統疾病治療等。細胞培養技術中利用生物反應器進行干細胞的體外培養，使干細胞大量增殖量產，已成為3D干細胞擴培的主流手段。

一、干細胞的培養方法

干細胞的培養方法主要有兩種，一種是2D培養，另一種是3D立體培養。

2D培養多采用貼壁培養技術，在培養瓶或培養皿等容器中加入細胞生長所必須的營養物質，在特定的培養環境下，細胞貼附于培養器皿壁上，分裂生長，形成致密的細胞層的細胞培養方式。由于這種培養只在平面進行增殖生長所以也成為2D 培養。

細胞的2D培養技術簡單，對于培養液的更換也相對容易，不需要完整的過濾系統所以 適用于較多大多數動物細胞。但是它的缺點是：細胞的擴大培養較難，投資大，且不能及時有效地監測細胞生長狀態和細胞生長環境。

為了實現細胞規模化擴增，半個世紀以來，生命科學領域逐漸使用新型的生物反應器來實現細胞的規模擴增，比如采用微載體生物反應器來擴增培養CHO細胞、成肌細胞等。利用懸浮細胞培養生物反應器進行昆蟲細胞，紅細胞的規模化擴增等。

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二、 3D干細胞培養技術

三維干細胞培養技術通過為細胞提供支撐材料來模擬生物組織的細胞外基質或建立細胞球進行細胞立體培養的一種方式。 3D干細胞常用的構建細胞外基質材料主要有膠原、透明質酸、纖維蛋白等天然材質，和聚乳酸、聚己酸內酯等合成材料以及新型復合材料，這些干細胞培養材料具有三維立體多孔結構，有利于細胞的吸附與增殖，并且表面大多附有生長因子有利于細胞的表達，可以與細胞穩定融合。

三、   3D干細胞培養環境的選擇

干細胞的3D培養也可以選擇攪拌式生物反應器來實現細胞的大量擴增， 因為生物反應器可以自配的PID控制系統能準確地監測細胞的生長環境和細胞生長狀態。在細胞進行懸浮培養時，通過攪拌器使培養基內的營養成分充分混合，從而為 3D干細胞的增殖生長提供良好的生長環境。

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