太空微重力里的细胞悬浮之舞:NASA 旋转细胞培养系统(RCCS)三维生物反应器
1961 年 4月12日 · NASA 旋转细胞培养系统(RCCS / Synthecon 旋转生物反应器)与微载体微球
你知道吗?
既然无法把整个实验室搬进国际空间站,工程师干脆造了一个水平匀速自转的流体气缸,把万有引力永久悬停在了培养液中央。
每年的 4 月 12 日是“载人空间飞行国际日”,纪念尤里·加加林在 1961 年首次飞出大气层进入太空。为了研究微重力环境下宇航员心血管萎缩与骨质流失机理,美国宇航局(NASA)约翰逊航天中心的高级工程师在 1990 年代初遭遇了一个严峻挑战:在地球实验室里,培养细胞要么平躺在塑料培养皿底长成二维纸片单层,要么在传统搅拌罐里被叶轮狂暴的流体湍流剪切力搅得七零八碎。
NASA 科学家逆向思维发明了旋转细胞培养系统(RCCS):一个水平放置、充满培养基的同轴旋转圆筒,旋转轴心包裹透气硅橡胶膜供氧。圆筒以每分钟几转到几十转的角速度缓缓匀速旋转,让细胞或附着在多孔微载体上的组织团块处于一种永无休止的“向心流体阻力与重力刚好抵消”的流体力学自由落体状态!
在这种几乎零重力、超低流体剪切力的梦幻温床里,原本只能贴壁长成平面的肿瘤细胞和干细胞,自发长成了毫米级的心脏类器官、微型肝小叶和复杂的软骨组织,成为现代组织工程与类器官(Organoid)研究的技术源头。