药物研发微重力培养系统简介

药物研发微重力培养系统是一种通过模拟太空微重力或不同重力环境，促进细胞三维生长和复杂组织形成，为药物研发提供更接近体内生理状态实验条件的先进生物技术设备。以下是关于它的详细介绍：

系统组成

• 控制器：用于设置旋转模式、速度、重力参数等，通常配备触屏操作界面，可实现对实验条件的精确控制。

• 回旋主机：放置在培养箱内的核心部件，通过多轴旋转模拟微重力或超重力环境，如北京科誉兴业研发生产的TDCCS-3D微重力细胞培养系统通过两轴旋转实现 10⁻³g 的微重力模拟。

• 培养容器：支持多种类型的培养容器，如 T25 透气型培养瓶、灌流器官芯片、球形反应器、定制化支架或转壁式 EP 管生物反应器等，适用于悬浮或贴壁细胞培养。

性能特点

• 多重力环境模拟能力：系统支持微重力（10⁻³G）、月球重力（0.17G）、火星重力（0.38G）及超重力（2-3G）的精确模拟，通过双轴旋转分散重力矢量，实现多重力场景的灵活切换。

• 实时监测与精准控制：配备加速度传感器和触控屏界面，实时显示三维重力数值（精度 ±0.001G），支持转速、重力参数的程序化设定，部分系统还可通过摄像头实时监控培养状态。

• 兼容性与模块化设计：可直接放入标准 CO₂培养箱，适配 T25 培养瓶、透气培养皿及定制化器官芯片，支持多通道并行实验，提升实验效率。

• 低剪切力与无菌保障：通过水平轴或双轴旋转实现细胞悬浮，避免传统搅拌产生的剪切力损伤，尤其适合原代细胞和脆弱组织培养，同时提供可高压灭菌的培养容器，支持定制。

   

在药物研发中的应用

• 构建高仿生肿瘤模型

  • 三维结构形成：微重力环境下细胞自组装成球状或类器官结构，更真实地模拟肿瘤的细胞间相互作用、缺氧核心及细胞外基质分布。

  • 保留肿瘤异质性：能成功培养肺癌、乳腺癌、黑色素瘤等类器官，并维持原发肿瘤的分子标志物及组织学特征，为肿瘤研究提供更可靠的模型。

• 精准药物筛选与药效评估

  • 提高预测准确性：微重力环境模拟了体内药物渗透屏障，使类器官对化疗药物的敏感性更接近临床反应，IC50 值较 2D 模型高 10-100 倍，有助于更准确地筛选出有效的药物。

  • 耐药性研究：可构建耐药肿瘤类器官，用于探索耐药机制及逆转策略，为克服肿瘤耐药性提供新的思路和方法。

• 肿瘤微环境（TME）模拟

  • 免疫共培养系统：支持肿瘤类器官与 T 细胞、CAF（癌症相关成纤维细胞）等共培养，直接观察免疫细胞浸润与杀伤效应，为免疫治疗研究提供平台。

  • 多器官耦合模型：通过串联芯片整合肝、心等类器官，评估药物全身毒性及跨器官代谢效应，更全面地了解药物在体内的作用机制和安全性。

     

• 其他方面

  • 测试微重力下药物代谢变化：优化太空用药方案，为宇航员在太空环境中的健康保障提供支持。

  • 构建其他疾病模型：如利用微重力培养系统构建神经退行性疾病模型，研究疾病的发生发展机制，为相关药物研发提供靶点和思路