应用旋转生物反应器批量制备拟胚体的研究

以小鼠胚胎干细胞(ES-D3)为模型,应用新型细胞培养系统--STLV型旋转生物反应器(rotary cell culture system,RCCS)建立一种批量制备拟胚体(embryoid bodies,EBs)的新方法,研究不同细胞接种密度及培养时间对RCCS内EBs产生效率的影响.为了进一步研究该制备方法是否对EBs的分化潜能产生影响,对照传统方法制备的EBs,利用形态学及RT-PCR方法测定经旋转生物反应器制备的EBs在自发性或诱导条件下(1%DMSO)向心肌细胞的分化能力.结果表明:ES-D3在RCCS内能够高效形成EBs,与传统的直接悬浮法比较,其EBs的形成效率可达到后者的2倍.1×104个/ml为最佳细胞接种密度,培养时间也是在RCCS制备EBs过程中的重要因素之一,培养第4～5天为最佳收获EBs的时间.与悬滴法制备的EBs比较,该方法制备的EBs分化为心肌细胞的潜能未改变.由此,应用旋转生物反应器可以高效制备EBs,该方法制备的EBs可以用于发育生物学等基础及应用领域的相关研究.

平滑肌细胞在旋转生物反应器内的微载体培养与快速扩增

为获取足够数量活性良好的膀胱平滑肌种子细胞 ,本实验探索在旋转生物反应器内应用微载体技术快速扩增膀胱平滑肌细胞的方法。将培养的第二代新西兰兔膀胱平滑肌细胞应用Cytodex 3微载体在旋转生物反应器(RCCS)内进行动态培养 ,观测平滑肌细胞的生长情况和细胞代谢率 ,进行a 肌动蛋白免疫组化染色 ,并与常规方法培养平滑肌细胞进行比较。结果显示膀胱平滑肌细胞在Cytodex 3微载体上生长迅速、细胞代谢率高、生长倍增时间缩短。在培养第九天 ,细胞数量可达最初接种的 2 3倍。免疫组化显示平滑肌细胞活性良好。结果表明利用微载体细胞培养技术可简便快速地在体外扩增平滑肌细胞 。

组织工程化旋转生物反应器研究进展

概述了组织工程化水平旋转生物反应器的工作原理、培养环境、应用现状和发展趋势。水平旋转生物反应器为体外培养动物细胞保持其正常形态、结构、功能和遗传特性提供了一种新手段,得天独厚的微重力、高效物质传递和低剪应力环境、多孔立体网状支架材料、在线监测和控制细胞三维生长等优势,为离体细胞重建组织、实现人工构建组织和器官有望成为现实。

旋转生物反应器内微载体大规模扩增肝细胞

目的评估旋转生物反应器(RCCS)内肝细胞微载体大规模培养的可行性。方法为获取足够数量活性良好的肝细胞种子细胞,本实验探索在RCCS内应用微载体技术快速扩增肝细胞的方法。将CL-1细胞和HepFMMU应用Cytodex-3微载体在RCCS内进行动态培养,观测肝细胞的生长情况和细胞代谢率。结果肝细胞在Cytodex-3微载体上生长迅速、生长倍增时间缩短,并保持很高的生物活性。培养至第5天,细胞数量可达最初接种的23倍。细胞的数量在第5天左右达到最高,然后开始下降。功能学检查、倒置显微镜、扫描电镜及MTT均提示细胞功能良好。结论RCCS微载体肝细胞大规模培养是一种可行的细胞快速扩增方法,但对于人工肝庞大的细胞数量和功能需求,应进一步研究,通过优化营养和废物排除,模拟肝脏生理结构,提高细胞培养规模和功能。

旋转生物反应器的设计及其用于细胞培养

目的:设计一种旋转生物反应器并评价在其中进行细胞培养的效果。方法:制造一套旋转生物反应器并与静态培养进行比较。结果:扫描电镜结果表明旋转生物反应器动态培养的细胞生长速度、数量和形态明显优于24孔板静态培养。结论:自制旋转生物反应器可较好实现细胞三维立体培养,能作为细胞工程实验室一种较为理想的细胞培养装置,可在细胞和组织工程领域中广泛应用。

应用旋转生物反应器开展软骨组织工程研究

目的 应用旋转生物反应器(RCCS)在体外条件下培育具有一定形状的组织工程化人工软骨,以便为软骨组织工程产品产业化生产奠定基础。方法 将兔关节软骨细胞接种到圆形或方形可降解聚合物材料上,然后在RCCS内进行培养,并以在培养瓶内培养复合体为对照组。在体外培养期间,对复合体培育产物氨基糖胺聚糖(GAG)及DNA含量进行定量测量。经体外培养后,将复合体植入到裸鼠背部皮下,术后不同时间取材,进行大体、组织学等检查。结果 经RCCS培养的复合体在体外培养期间以及体内植入后均有明显软骨形成,而对照组则仅见少量软骨形成。复合体体外培育产物检测结果表明,在RCCS内培育的复合体GAG和DNA含量明显高于对照组。结论 RCCS与以单层生长方式为主的传统细胞培养装置—培养瓶相比,能够提供更适宜的外部环境,从而有利于软骨细胞在支架内形成人工软骨组织。

旋转生物反应器内微载体共培养CL-1肝细胞与人肝星形细胞

目的评估cL-1肝细胞跟人肝星形细胞（HSC）的微载体微重力共培养来提高CL-1肝细胞的活力与功能的可行性。方法实验分为两组：CL-1肝细胞微载体微重力单培养组和CL-1肝细胞、HSC微载体微重力共培养组。通过倒置显微镜观察、细胞计数、MTT染色及扫描电子显微镜比较两组肝细胞的形态、细胞活力差异，并通过、培养上清中ALT、白蛋白浓度等功能指标测定，比较两组肝细胞活力和功能差异。结果共培养组较单培养组细胞生长迅速，细胞从24h贴壁后开始增长，到第5天进入高峰。共培养组1～7d的肝细胞密度明显高于单培养组的细胞密度（P〈0．05）。两组肝细胞ALT、白蛋白从第1天开始不断分泌增加，第5天达到峰值，第6、7天有所下降。ALT功能比较，共培养组明显低于单培养组（P〈0．05）。白蛋白功能比较，共培养组明显高于单培养组（P〈O．05）。倒置显微镜、扫描电镜及MTT均提示共培养组肝细胞形态、活力优于单培养组。结论人肝细胞、HSC微载体微重力共培养研究有利于维持及增强旋转生物反应器的肝细胞活力及功能，对人工肝的培养模式发展具有重要意义。

应用旋转生物反应器培养小鼠胚胎干细胞的初步研究

目的应用旋转生物反应器(RCCS)和微载体培养体系尝试建立一种实现批量培养干细胞的新方法。方法应用RCCS和微载体培养体系对小鼠胚胎干细胞(mESCs)进行体外培养扩增,定期收集细胞样品,镜下观察mESCs在RCCS生长的形态特征,并定量绘制细胞生长曲线,利用MATLAB软件计算细胞生长参数并对照平面培养体系,利用H&E染色、免疫荧光及RT-PCR技术对RCCS内培养的mESCs的细胞形态,未分化标志蛋白(SSEA-1)和标志基因(oct-4)的表达进行定性或半定量分析。结果mESCs可在RCCS内以贴附于微载体表面的形式实现三维生长,其生长增殖状态良好,且伴随培养时间的延长,SSEA-1蛋白及oct-4基因的表达水平逐渐降低。这表明RCCS内培养扩增的mESCs逐渐走向分化,该分化进程同步于平面对照培养体系。结论RCCS可以为mESCs的体外规模化扩增培养提供良好的培养体系。

成骨细胞在旋转壁式生物反应器内的大规模扩增

目的 进行SD大鼠成骨细胞在旋转壁式生物反应器内大规模扩增培养的研究。方法 利用微载体悬浮培养法在旋转壁式生物反应器内大规模扩增成骨细胞 ,检测其组织形态和生物功能后。作为接种到支架材料上并于反应器内三维环境中培养组织工程骨的种子细胞。结果 成骨细胞在生物反应器中每代可以扩增十倍以上 ,同时经过倒置相差显微镜、SEM(扫描电镜 )以及ALP(碱性磷酸酶 )和MTT等生物学性能检测后 ,发现在旋转壁式生物反应器中三维培养的成骨细胞各种生物指标性能良好。结论 新型旋转壁式生物反应器可以提供低剪切力的培养环境 ,而且细胞之间有三维联系的机会 ,成骨细胞表现出良好的体外扩增能力 ,适于建立一种理想的成骨细胞体外扩增的三维培养体系。

旋转电极型生物反应器的脱氮研究

采用旋转电极型生物反应器(BERC)脱氮,对以氢气作为电子供体的自养反硝化进行了研究。间歇试验结果表明,对于微污染原水可以通过电解水供给氢气进行自养反硝化,并且通过对电流的控制可提高脱氮速度并可达到完全脱氮。

浸没式双轴旋转厌氧膜生物反应器的污泥特性研究

研究了新型浸没式双轴旋转厌氧膜生物反应器(SDRAnMBR)处理模拟啤酒废水的污泥特性。结果表明,SDRAnMBR的污泥活性高、旋转剪切力没有对厌氧颗粒污泥的性质造成破坏并具有性能良好的絮体;而且能有效减轻污泥浓度、EPS、污泥粘度、污泥颗粒粒径的变化对膜污染的影响,使之能在较高的MLSS(18～19.5g·L-1)、较高的EPS浓度(50.9～63.9mg·gMLSS-1)、较小的污泥颗粒粒径(4.00～36.54μm)和较大的污泥粘度(6.6～7.5mPa·s-1)时稳定运行。SDRAnMBR中由膜旋转形成的三相旋转流和厌氧颗粒污泥的协同作用,使SDRAnMBR具有性能良好的活性污泥,同时强化了膜组件的抗污染性能。

浸没式双轴旋转厌氧膜生物反应器的膜污染机理研究

试验研究了新型浸没式双轴旋转厌氧膜生物反应器处理啤酒废水的膜污染机理.分析了膜阻力分布情况和膜污染速率及稳定运行时膜过滤阻力随运行时间变化的阻力模型.结果表明,最初很短时间内膜污染受膜孔堵塞模型控制,之后受泥饼层阻力模型控制,后一阶段是膜污染的主要控制阶段.经过146天的运行,膜污染较轻,过滤阻力随时间增大的速率非常缓慢,并在一定膜转速下,过滤阻力保持不变.证实了系统由双轴旋转膜组件形成的湍流可削弱膜表面的浓差极化及泥饼层的形成,从而有效地控制膜污染.

旋转流膜生物反应器特性的探索

通过人工配水方式对旋转切向流膜生物反应器与一体式膜生物反应器在CODCr去除率、NH3 N去除率、膜透水性能等方面进行了对比试验 ,研究表明虽然二者在有机物去除方面相差不大 ,但前者膜抗污染能力强、透水量大。

新型浸没式双轴旋转厌氧膜生物反应器的启动特性研究

研究了新型浸没式双轴旋转厌氧膜生物反应器(SDRAnMBR)处理模拟啤酒废水的启动特性。讨论了水力停留时间、容积负荷与COD去除率的关系;pH、挥发酸(VFA)和碱度对启动的影响。仅用26d就完成了反应器的启动和污泥的驯化。结果表明,SDRAnMBR系统的耐冲击负荷能力强;COD去除率高于常规厌氧生物反应器,稳定在92%以上;反应器运行稳定,未发生酸化现象;且出水VFA和出水碱度可以在较大的范围变动而不会发生酸化现象。

乳鼠成骨细胞与珊瑚-羟基磷灰石支架材料在旋转式生物反应器中培养的实验研究

目的探讨联合运用成骨细胞、珊瑚-羟基磷灰石(CHA)支架材料和自行研制的旋转式生物反应器在体外构建组织工程化骨的可行性。方法运用骨片组织培养法,分离培养Wistar乳鼠的成骨细胞,传至第3代后,形成成骨细胞-CHA复合物,然后在自行研制的生物反应器中培养。通过茜素红(ARS)染色,MTT法及其他组织化学的方法来研究在生物反应器中培养14d时的成骨潜能。结果成骨细胞和CHA支架材料有良好的生物相容性。在生物反应器中,成骨细胞-CHA复合物培养至第14天时,CHA明显促进了细胞的增殖,ARS染色呈弱阳性反应,同时,碱性磷酸酶(ALP)的分泌减少。结论CHA材料和生物反应器可以为成骨细胞提供良好的生物学及力学环境,三者联合运用有希望成为构建组织工程骨的理想方法。

旋转式组织工程生物反应器检测控制及驱动系统

目的生物反应器是组织工程的重要载体,旋转式生物反应器是目前研究的热点。本文探讨了可提供优良环境条件的可控生物反应器系统的设计与实践。方法系统采用PWM可调驱动直流电机等;同时可对温度等物理量进行检测,并反馈控制调节反应器;测控系统与PC连接,可实现远程视频监测控等,使整个组织生物反应器系统初步实现了分步式、自动化。结果经实验系统培养所得到的细胞相对于一般培养细胞其生物学特性有相当的改善。结论自动化旋转式生物反应器驱动控制的实践具有较大的应用推广价值。

组织工程生物反应器嵌入式实时检测控制系统的设计

背景:组织工程生物反应器通过模拟体内环境,可为细胞或组织提供适宜的生长条件,并能培养出与体内结构和功能相似的三维细胞或组织。目的:对水平旋转生物反应器培养细胞或组织的环境需求进行分析,针对其特殊的环境需求提出了基于Linux和ARM9嵌入式处理器的生物反应器检测控制系统设计。方法:以系统对实验室自制的生物反应器进行控制监测。实验主要完成支架材料制备,实验用主要仪器(自动台式灭菌器,气液膜,液液膜电子分析天平等)准备,实验材料-骨髓间充质干细胞的原代、传代培养及制备,以及系统对反应器的转速和蠕动泵控制,温度,pO2,pH值的检测。结果与结论:与单片机控制检测系统相比,改进系统驱动控制方式,提高了控制精度,增强检测灵敏度。同时新设计增加了养分压以及pH值检测,进一步完善了反应器的功能。

生物反应器内再造组织工程化心肌的实验研究

目的在体外模拟微重力条件下构建心肌细胞-胶原复合体,探索组织工程化心肌组织体外再造的可行性。方法采用顺序消化及差速贴壁法从1～2d龄新生大鼠的心肌组织中分离心肌细胞,并将其与多孔胶原复合形成复合体。复合体在旋转生物反应器(rotarycellculturesystem,RCCS)中进行培养,观测复合体内心肌细胞的生长状况、超微结构、细胞代谢率及细胞组分的变化,并将其与正常心肌和常规培养的复合体进行比较。结果在RCCS中培养的复合体内的细胞具有心肌细胞的特殊超微结构,免疫组化显示其中的α-横纹肌肌动蛋白染色呈强阳性,与静止培养的复合体细胞相比,细胞代谢更加旺盛。结论采用组织工程技术可以在RCCS中培育出组织工程化心肌组织。