三維細胞培養以常見支架三維培養模型為主，該模型能更好地模擬細胞在體的生長自然環境。
三維細胞培養技術(three-dimensionalcellculture,TDCC)是指將具有三維結構不同材料的載體與各種不同種類的細胞在體外共同培養,使細胞能夠在載體的三維立體空間結構中遷移、生長,構成三維的細胞-載體複合物。
三維細胞培養科研前沿：
1、三維細胞組織加拉伸力培養模型之美國flexcell公司的TissueTrain可拉應力刺激三維水凝膠支架細胞組織培養系統
三維培養模型圖三維細胞組織加力培養模型之功能亮點：
加力拉伸三維細胞組織培養
加力拉伸三維細胞組織培養
真正意義上的三維培養——該系統以多種包被表面
(Amino、Collagen(TypeIorIV)、Elastin、ProNectin(RGD)、
Laminin(YIGSR))的膠原水凝膠為細胞外基質支架在生物材料
支架研究方面，與傳統的納米纖維支架和多孔支架相比，
水凝膠支架交聯網路中含有大量水分，可以很好地供給細胞養分,
同時還可以交聯生物活性因子調節細胞的生長和分化，
因此水凝膠支架可以更好地模擬細胞生長所需的類組織樣物理
和空間結構，並且可塑性高、製作工藝相對簡單、臨床套用方便。
由於膠原蛋白是人體內含量最豐富的蛋白(約占總蛋白25%)，
是細胞外基質中最常見的蛋白質，膠原蛋白纖維上還有精氨酸
一甘氨酸一天冬氨酸等胺基酸序列，可以為細胞表層整合蛋白
所識別和貼附。
並且膠原蛋白本身是天然材料免疫排斥反應小，而且其交聯
過程不需其他化學試劑的引入，可自我交聯形成凝膠三維支架，
其生物相容性更為突出。因此，膠原水凝膠受到人們的廣泛關注。
在過去幾十年中，組織工程專家致力於研發能更好模擬三維培養
類似物的材料以克服二維細胞培養的不足。為達到這個目的，將
細胞接種於多微孔支架、納米纖維支架及水凝膠支架進行培養。
多微孔支架使用方便，但它的孔徑(-1O0pm)遠大於平均細胞直
徑(一10pm)，因此實際相當於二維培養。納米纖維支架使用纖維狀
的細胞外基質蛋白更好地模擬了三維結構，但是它的力學性能很難
達到使用要求。而水凝膠支架因在液態時包裹細胞，固態時形
成交聯網路，可使大量細胞分散黏附於其中，使移植細胞都能接觸基質，
這才相當於真正意義上的三維培養。而且膠原凝膠是含水凝膠，營養物
可以自由進出凝膠網路，使分散於網路中的細胞都能得到營養，
因此膠原水凝膠具有良好的親水性及細胞相容性。除此之外，
液態膠原易於添加各種生長因子，對細胞生長及分化起到重要作用
1)三維細胞牽張應力載入刺激：對生長在三維狀態下的細胞進行靜態
的或者周期性的應力刺激
2)三維細胞培養：使用三維組織培養模具和三維細胞培養板可以進行
三維細胞培養
3)三維細胞應力載入：通過Flexcell應力載入系統和弧矩形載入平台對
生長在三維環境下的細胞進行單軸向或者雙軸向的靜態或者周期性的
應力載入實驗
4)動力模擬實驗:可建立特製的各種模擬實驗：心率模擬實驗，步行模擬實驗，
跑動模擬實驗和其他動力模擬實驗
5)生物人工組織構建：可構建長度達35mm的生物人工組織
6)觀察細胞應力下實時反映：使用顯微鏡實時觀察細胞在三維狀態下的反應7
）多種基質蛋白包被的尼龍網錨可以加強細胞與網錨的結合。
2、三維細胞組織加力培養模型之美國flexcell公司的三維細胞組織壓力載入培養系統模型
三維壓力培養模型圖三維細胞培養之三維細胞壓力培養
三維細胞培養之三維細胞壓力培養
1）該系統對各種組織、三維細胞培養物提供周期性或靜態的壓力加
載；
2）基於柔性膜基底變形、受力均勻;
3）可實時觀察細胞、組織在壓力作用下的反應;
4）可有選擇性地封阻對細胞的應力載入;
5）同時兼備多通道細胞牽拉力載入功能;
6）多達4通道，可4個不同程式同時運行，進行多個不同壓力
形變率對比實驗；
7）同一程式中可以運行多種頻率(0.01-5Hz)，多種振幅和多種波形；
8）更好地控制在超低或超高應力下的波形；
9）多種波形種類：靜態波形、正鏇波形、心動波形、三角波形、矩形以及各種特製波形；
10)電腦系統對壓力載入周期、大小、頻率、持續時間精確智慧型調控
典型套用範圍：
檢測各種組織和細胞在壓力作用下的生物化學反應，例如：胃上皮細胞、腸上皮細胞、軟骨組織，
椎間盤骨組織，肌腱組織，韌帶組織，以及從肌肉、肺（肺細胞）、心臟、血管、皮膚、肌腱、
韌帶、軟骨和骨中分離出來的細胞
3、三維細胞組織加力培養模型之美國flexcell公司的三維細胞組織牽張拉伸力載入培養系統模型
三維細胞培養之三維細胞拉力載入培養
1）該系統對二維、三維細胞和組織提供軸向和圓周應力載入；
2）基於柔性膜基底變形、受力均勻;
3）可實時觀察細胞、組織在應力作用下的反應;
4）可有選擇性地封阻對細胞的應力載入;
5）同時兼備多通道細胞壓力載入功能;
6）與FlexFlow平行板流室配套，可以在牽拉細胞的同時施加
流體切應力;
7）多達4通道，可4個不同程式同時運行，進行多個不同拉伸形變率對比實驗；
8）同一程式中可以運行多種頻率，多種振幅和多種波形；
9）更好地控制在超低或超高應力下的波形；
10）多種波形種類：靜態波形、正鏇波形、心動波形、三角波形、矩形以及各種特製波形；
11)電腦系統對牽張拉伸力載入周期、大小、頻率、持續時間精確智慧型調控
典型套用範圍：載入分析各種細胞在應力刺激下的生物化學反應:
例如：骨骼細胞、肺細胞、心肌細胞、血細胞、皮膚細胞、肌腱細胞、韌帶細胞、軟骨細胞和骨細胞、
腎膀胱細胞、平滑肌細胞/尿路上皮及尿路上皮細胞、眼上皮細胞、眼小梁組織細胞、腎小管上皮細胞、
腸上皮細胞、胃上皮細胞等細胞牽張拉伸力載入。
三維細胞培養3dthree-dimensionalcellculture，通常是指更真實的模擬體內環境三維培養，目前套用最多的是二維細胞培養，有的是指單層細胞培養，從目前的學術文獻來看，力學的影響因素是比較重要的因素之一，動物或人體無時無刻都有一個力學載入的環境，無論是站著、躺著、坐著和行動者，受到拉伸載荷或壓縮載荷，管道系統會受到搏動或脈動的收縮壓力和舒張壓力，管道系統有血管、膽管、尿管等等，目前更多的學術界的研究者認識到二維（2D）細胞培養的限制，現在的事實是，他們不重現在原有的組織細胞擁有的形態和生化特徵。作為一種更先進的替代方法，三維（3D）的細胞培養方法，研究人員提供研究細胞生長和分化的條件下，更加緊密地在體內的情況類似，細胞形態和細胞環境方面的可能性。目前，三維培養模式正在生物醫學研究的許多領域開始套用，因為他們提供了比2D培養模式一個更接近體內的環境。2D培養技術的時代正在走向新時代的培養系統在3D。3D細胞培養已經成為組織工程研究越來越重要的研究方法。目前組織工程的研究的方法日新月異，現在米力光coltd致力於提供最先進的3d三維細胞組織培養生技術使細胞的研究更加接近人體實際的生理環境。我們已經擁有了，磁懸浮三維培養系統、電場三維培養系統、磁場三維培養系統、壁式鏇轉培養系統、自由鏇轉微重力培養系統、三維力學載入細胞組織工程培養系統、螢光蛋白標記共聚焦顯微鏡實時觀測軟骨三維應力培養系統、3D血管搏動應力剪下培養系統、3d肌腱韌帶關節滑膜口腔黏膜腸膜牽拉張應力培養生物反應器、3d心臟瓣膜培養系統、三維骨應力刺激生物反應器、三維皮膚眼角膜力學機械刺激生物反應器、3D灌注培養生物反應器、3d支架培養系統、多樣品三維力學載入細胞組織培養系統等組織工程三維細胞組織培養高科技研究技術與系統。
18016079478• ShuguangZhanga,,,,
• FabrizioGelainb,
• XiaojunZhaoc
• aCenterforBiomedicalEngineeringNE47-379,MassachusettsInstituteofTechnology,Cambridge,MA02139-4307,USA
• bStemCellResearchInstitute,DIBIT,FondazioneCentroSanRaffaeledelMontetaborViaOlgettina58,20132Milano,Italy
• cInstituteforNanobiotechnologyandMembraneBiology,SichuanUniversity,Chengdu,Sichuan610065,China
• Availableonline2August2005.
Abstract
Biomedicalresearchershavebecomeincreasinglyawareofthelimitationsoftime-honoredconventional2Dtissuecellcultureswheremosttissuecellstudieshavebeencarriedout.Theyarenowsearchingfor3Dcellculturesystems,somethingbetweenapetridishandamouse.Ithasbecomeapparentthat3Dcellcultureoffersamorerealisticmicro-andlocal-environmentwherethefunctionalpropertiesofcellscanbeobservedandmanipulatedthatisnotpossibleinanimals.Anewlydesignerself-assemblingpeptidescaffoldsmayprovideanideallyalternativesystem.Theimportantimplicationsof3Dtissuecellculturesforbasiccellbiology,tumorbiology,high-contentdrugscreening,andregenerativemedicineandbeyondcouldbeprofound.
組織工程是生物醫學工程領域中一個快速發展的新方向。這門交叉學科的核心是套用生物學和工程學的原理和方法來發展具有生物活性的人工替代物，用以維持、恢復或提高人體組織的功能。這種治療模式不同於目前生物工程中占主導地位的基於蛋白質及重組DNA技術的第二代治療方式，而屬於新興的第三代基於細胞的治療方式［1］。並且對於工程組織的活細胞成分，還可以進行適當的遺傳操作，使其具有特殊的遺傳性狀，從而可以結合基因治療的優點。經過最佳化設計的工程組織植入體內後，還可與受體的活組織有機地整合，可以達到徹底的治療目的，是其它傳統治療方式所無法比擬的。
組織工程技術的產生源於早期細胞培養的工作。然而，儘管在60年代便開始了對細胞進行三維培養的工作，但直到近年來才成功地培養出真正可用於臨床的組織替代物，總的說來，這一過程的發展依賴於工程技術解決問題的技巧。因此，"組織工程"這一名詞恰如其分地表達了這一學科的內涵：組織工程是"套用工程學和生命科學的原理和方法來解釋正常的和病理的哺乳類動物組織的基本結構-功能關係，並且發展具有生物活性的人工替代物來恢復、維持或提高組織的功能"［2］。
組織工程技術發展的首要目的是套用於臨床，以治療因為組織損失或器官衰竭所產生的疾病。傳統的治療方法包括器官移植、外科重建、使用機械裝置和定期注入藥物等，這些方法不但昂貴而且通常並不能有效地達到治療目的。其中，器官移植常常受到供體數量的限制，即使進行了成功的移植，也往往需要附加終身的免疫抑制治療，從而使受體易發生其他疾病；外科重建雖然使用的是自體組織，沒有免疫排斥的危險，但對於大多數症狀，可供重建的自體組織來源常常是有限的或不合適的，使得病理組織的功能不能得到很好的恢復；與之相比，經過最佳化設計的工程組織不但可以很好地滿足臨床的需要，而且常常不需要長期的、昂貴的術後治療，從而大大地降低了醫療費用，符合現代醫療體制對醫療費用進行控制的要求。
除臨床治療外，工程組織還可以廣泛地套用於需要哺乳類動物組織作為對象的基礎研究體系。套用人工軟骨培養系統，可在體外對關節炎的發生過程進行深入的研究［3］；套用組織三維培養系統，可研究腫瘤侵潤和病毒侵襲過程［4］；特別是工程組織還可用來生產內源藥物，以及作為藥物試驗的體外模擬系統，從而將組織工程技術與製藥業直接聯繫在一起。
artmellSH,PorterBD,GarciaAJ,GuldbergRE,EffectsofMediumPerfusionRateonCell-SeededThree-DimensionalBoneConstructsInVitro.TissueEng.2003Dec;9(6):1197-203.
Cellularactivityatthecenteroftissue-engineeredconstructsinstaticcultureistypicallydecreasedrelativetotheconstructperipherybecauseoftransportlimitations.Wehavedesignedatissueculturesystemthatperfusesculturemediumthroughthree-dimensional(3D)porouscellularconstructstoimprovenutrientdeliveryandwasteremovalwithintheconstructs.Thisstudyexaminedtheeffectsofmediumperfusionrateoncellviability,proliferation,andgeneexpressionwithincell-seeded3Dbonescaffolds.HumantrabecularbonescaffoldswereseededwithMC3T3-E1osteoblast-likecellsandperfusedfor1weekatflowratesof0.01,0.1,0.2,and1.0mL/min.Confocalmicroscopyafter1weekofcultureindicatedthataflowrateof1.0mL/minresultedinsubstantialcelldeaththroughouttheconstructswhereasloweringtheflowrateledtoanincreasingproportionofviablecells,particularlyatthecenteroftheconstructs.DNAanalysisshowedincreasesincellproliferationataflowrateof0.01mL/minrelativeto0.2mL/minandstaticcontrols.conversely,mRNAexpressionsofRunx2,osteocalcin,andalkalinephosphatasewereupregulatedat0.2mL/mincomparedwithlowerflowratesasquantifiedbyreal-timeRT-PCR.Thesedatasuggestthatmediumperfusionmaybenefitthedevelopmentof3-Dtissuesinvitrobyenhancingtransportofnutrientsandwastewithintheconstructsandprovidingflow-mediatedmechanicalstimuli.
2 基本原理
在組織生長發育過程中，不同的細胞是通過一定的機理聚集並分化形成有功能的整體的。而組織工程的原理便在於在對細胞進行體外培養的過程中，用工程學的方法和手段操縱這一過程［5］。
目前組織工程的基本方法主要包括：
(1)體外設計和培養人體組織，用於移植手術以替換或修復病理組織；
(2)製造含有活細胞成分或不含細胞成分的裝置，植入體內後可誘導並促進功能組織的再生。這一方法除了要求設計、製造新型生物活性材料以提供細胞粘附和生長的基質外，還需要大規模生產、純化生長因子以輔助生物活性材料誘導的組織再生過程。
(3)發展含有工程組織的裝置，該裝置置於體內或體外，用以替代病理組織或器官的功能。通常的程式是從體內分離細胞，經擴增達到一定數量後，種植在高分子骨架上而形成特定的形態、功能結構。這一過程可結合基因治療的方法，通過改變活性細胞成分的遺傳特性，使其能表達特殊的功能蛋白從而有效地恢復病理組織或器官的功能。
從產物的角度看，除了不含活細胞成分的純生物活性材料外，工程組織(也稱為裝置)基本上可分為免疫保護裝置和開放裝置兩個大類［6］。免疫保護裝置的外部採用半透性膜包裹，微孔的直徑不超過10nm，只允許小分子物質通過，而截留免疫球蛋白和免疫細胞，從而避免了宿主對移植物的免疫排斥反應。該裝置的優點是可以採用異體的或異種的細胞，從而大大地擴展了可供選擇和操作的細胞的範圍，但其缺點是不能與受體組織整合。開放裝置設計的目的是植入體內後，可以與受體組織整合，最終完全取代病理組織。因此，開放裝置通常具有較大的孔徑，並且在孔徑直徑大於10nm的條件下，可以允許受體血管組織的侵入和生長。在材料的選擇上，也常常採用可降解性材料。
目前在體外構建含活細胞成分的工程組織的核心方法是首先分離自體或異體組織的細胞，經體外擴增後達到一定的細胞數量，然後將這些細胞種植在預先構建好的聚合物骨架上，這種骨架提供了細胞三維生長的支架，在適宜的生長條件下(通常通過培養系統技術對培養條件進行控制)，細胞沿聚合物骨架遷移、鋪展、生長和分化，最終發育形成具有特定形態功能的工程組織［7］。
這一技術的關鍵是在對細胞進行體外培養過程中，通過模擬體內的組織微環境條件，使細胞得以正常生長和分化，主要包含三個關鍵步驟(表1)：
表1 構建工程組織的三個關鍵步驟
Table1Threekeystepsintissue-constructing
第一步第二步第三步
必要性擴增細胞達足夠的細胞數量誘導分化維持分化表型形成具有特定形態功能的組織
方法 常規培養瓶(皿)培養方法 最佳化設計三維骨架結構和表面性質 採用灌注培養系統提供穩定的環境條件
首先需要大規模擴增從體內分離獲取的少量細胞，對於貼壁依賴性細胞，可使用常規的單層培養方法，傳代培養後即可達到足夠的數量；第二步是將這些細胞種植在聚合物骨架上，通過對骨架的內部結構與表面性能的最佳化設計，在細胞-材料及細胞-細胞的相互作用下，誘導細胞進行分化；第三步是採用灌注培養系統，維持穩定的環境條件，使工程組織維持長期的分化狀態。
採用這一程式已成功地在體外培養了人工軟骨、皮膚、腎上皮等多種組織［8］。
皮膚眼角膜牽張拉應力機械刺激生物反應器Jones,D.,et.al.2009.AVersatileApproachtoScaffoldDesignforBoneinGrowthStructures.ClinicalEngineering,SchoolofClinicalSciences,UniversityofLiverpool,UK
WoonCy,KrausA,RaghavanSS,PridgenBC,MegerleK,PhamH,ChangJ.Three-Dimensional-ConstructBioreactorConditioninginHumantendonTissueEngineering.TissueEngPartA.2011July1:Epublishedaheadofprint
Humantendontissueengineeringattemptstoaddresstheshortageofautologoustendonmaterialarisingfrommutilatinginjuriesanddiseasesofthehandandforearm.Itisimportanttomaximizethetissue-engineeredconstruct's(TEC's)biomechanicalpropertiestoensurethattheconstructisinitsstrongestpossiblestatebeforereimplantation.Inthisstudy,wesoughttodeterminethebioreactortreatmentparametersthataffecttheseproperties.Usingsmall-andlarge-chamberthree-dimensional-constructbioreactors(SCBandLCB,respectively),weappliedcyclicaxialloadtoTECscomprisingreseededhumanflexorandextensortendonsofthehand.First,small-samplepilotstudiesusingtheLCBwereperformedonmatched-pairedfull-lengthflexortendonstoestablishproofofconcept.Next,large-samplestudiesusingtheSCBwereperformedonmatched-pairedextensortendonsegmentstodeterminehowreseeding,loaddutycycle,loadmagnitude,conditioningduration,andtestingdelayaffectedultimatetensilestress(UTS)andelasticmodulus(EM).Wefoundthatcomparedwithreseededmatched-pairedcontrolsunderdynamic-loadingat1.25 NperTECfor5days,(1)acellularTECshadlowerUTS(p=0.04)andEM(p<0.01),(2)unloadedTECshadlowerUTS(p=0.01)andEM(p=0.02),(3)static-loadedTECshadlowerUTS(p=0.01)andEM(p<0.01),(4)TECsconditionedfor3dayshadlowerUTS(p=0.03)andEM(p=0.04),and(5)TECsconditionedfor8dayshadhigherUTS(p=0.04)andEM(p=0.01).However,TECsconditionedathigherloads(2.5 NperTEC)andlowerloads(0.625 NperTEC)possessedsimilarUTS(p=0.83andp=0.89,respectively)andEM(p=0.48andp=0.89,respectively)ascontrolsstimulatedwith1.25 NperTEC.Aftercyclecompletion,thereisattritionofUTS(p=0.03)andEM(p=0.04)overa2-dayperiod.OurstudyshowedthatthematerialpropertiesofhumanallograftTECscanbeenhancedbyreseedinganddynamic-conditioning.Whileconditioningdurationhasasignificanteffectonmaterialproperties,theloadmagnitudedoesnot.Theissueofattritioninbiomechanicalpropertieswithtimefollowingcyclecompletionmustbeaddressedbeforebioreactorpreconditioningcanbesuccessfullyintroducedasastepintheprocessingoftheseconstructsforclinicalapplication.
3 關鍵技術
3.1 生物材料技術
材料生物相容性的傳統概念是指材料為"惰性"的，不會引發宿主強烈的免疫排斥反應。隨著對材料-生物體相互作用機理研究的深入，這一概念已發展到材料是具有生物活性的，可誘導宿主的有利反應，比如可以誘導宿主組織的再生等。
體外構建工程組織或器官，需要套用外源的三維骨架。這種聚合物骨架的作用除了在新生組織完全形成之前提供足夠的機械強度外，還包括提供三維支架，使不同類型細胞可以保持正確的接觸方式，以及提供特殊的生長和分化信號使細胞能表達正確的基因和進行分化，從而形成具有特定功能的新生組織，並且參與工程組織與受體組織的整合過程。
聚合物骨架在三個尺度範圍可以控制組織的生長發育過程［5］：(1)大尺度範圍(mm-cm)決定工程組織總的形狀和大小；(2)骨架孔隙的形態結構和大小(μm級)調節細胞的遷移與生長；(3)用於製造骨架的材料的表面化學性質(nm級)調節與其相接觸的細胞的粘附、鋪展與基因表達過程。
工程組織植入體內後，移植物的幾何形狀與內部結構同樣可以影響受體組織與移植物的相互作用。移植物的幾何形狀可以影響其周邊免疫細胞的數量與免疫因子的活性，尖銳的形狀易引發強烈的免疫排斥反應。移植物的內部結構中重要的特徵是孔隙的性質，包括孔隙的大小、形狀和連續程度。對孔隙的正確設計可以實現選擇性的通透作用，從而減少免疫因子及免疫細胞的不利影響。
套用目前先進的材料製造技術，對μm-mm級水平的結構採用計算機輔助設計-計算機輔助加工技術進行設計與加工，採用正在迅速發展過程中的納米技術對材料的納米結構進行設計與加工。
構建骨架的材料包括合成材料與天然材料。合成材料(高分子聚合物等)可以很容易地加工成不同的形狀結構，設計製造過程中能對材料的許多性能進行控制，包括機械強度、親水性、降解速率等；與之相比，天然材料不易提取和加工，並且材料的物理性能受到限制，但天然材料具有特殊的生物活性並且通常不易引發受體的免疫排斥反應。因此實現材料的最佳化設計的途徑之一是將化學合成的高分子材料與天然成分偶聯在一起形成雜交材料［9］。其中合成材料具有高機械強度、可降解及易加工的性能，而天然成分包含細胞表面受體的特異識別位點，在調控細胞生長發育方面具有特殊生物活性，這對於構建複雜的組織具有重要作用。這一技術已套用於人工血管的內皮化過程［10］。
SellSA,McClureMJ,BarnesCP,KnappDC,WalpothBH,SimpsonDG,BowlinGL.Electrospunpolydioxanone-elastinblends:potentialforbioresorbablyvasculargrafts.BiomedicalMaterials.2006;1(2).PubMedPMID18460759.
Anelectrospuncardiovasculargraftcomposedofpolydioxanone(PDO)andelastinhasbeendesignedandfabricatedwithmechanicalpropertiestomorecloselymatchthoseofnativearterialtissue,whileremainingconducivetotissueregeneration.PDOwaschosentoprovidemechanicalintegritytotheprosthetic,whileelastinprovideselasticityandbioactivity(topromoteregenerationinvitro/insitu).Itistheelasticnatureofelastinthatdominatesthelow-strainmechanicalresponseofthevesseltobloodflowandpreventspulsatileenergyfrombeingdissipatedasheat.Uniaxialtensileandsutureretentiontestswereperformedontheelectrospungraftstodemonstratethesimilaritiesofthemechanicalpropertiesbetweenthegraftsandnativevessel.Dynamiccompliancemeasurementsproducedvaluesthatrangedfrom1.2to5.6%/100mmHgforasetofthreedifferentmeanarterialpressures.Resultsshowedthe50:50ratiotocloselymimicthecomplianceofnativefemoralartery,whilegraftsthatcontainedlesselastinexceededthesutureretentionstrengthofnativevessel.Preliminarycellculturestudiesshowedtheelastin-containinggraftstobebioactiveascellsmigratedthroughtheirfullthicknesswithin7days,butfailedtomigrateintopurePDOscaffolds.ElectrospinningofthePDOandelastin-blendedcompositeintoaconduitforuseasasmalldiametervasculargrafthasextremepotentialandwarrantsfurtherinvestigationasitthusfarcomparesfavorablytonativevessel.
3.2 培養系統技術
體內組織的生長發育過程是在一定的內環境條件下進行的，常規的體外單層培養方法不能提供組織正常生長發育所需的環境條件，通常的後果是細胞發生分化現象，培養的細胞不僅失去了正常的形態，而且失去了其生化與功能性質［11］。比如，軟骨細胞在單層培養過程中，呈現出類似成纖維細胞的形態，並且由正常條件下的分泌Ⅰ型膠原轉變到分泌Ⅱ型膠原，這一形態與功能變化與培養條件有關［12］。因而需要通過培養系統技術對環境因子進行有效的控制。培養系統能提供以下基本性能：(1)對培養液進行有效的、均一的混合併對傳質過程進行精確控制；(2)調節培養容器中樣品所承受的壓縮載荷的大小、機械刺激的頻率和一定幅度的壓縮進行精準的控制，並實時記錄相關的載荷和位移的變換信息；(3)維持恆定的pH值、氣體分壓及營養物質的濃度；(4)通過過程控制以滿足培養物在生長發育過程中對環境條件的不同需求。（5）可以用螢光蛋白標記在顯微鏡或共聚焦顯微鏡下進行實時的跟蹤和觀察。（6）培養容器必需用可以耐高溫耐高壓的材料製成，可以反覆的消毒。（7）由於試驗成本培養液和生長因子的昂貴，儘量可以用最少量的培養液和成長因子。（8）可以長期放置在二氧化碳孵箱內，儘可能的放在80L或更小的二氧化碳孵箱內，減少占地面積（9）一次儘可能同時放置更多的同時樣品，以減少寶貴的時間和成本。
Bilodeau,K.andMantovani,D.2006.TissueEngineering.Bioreactorsfortissueengineeringfocusonmechanicalconstraints,Acomparativereview.Aug:12(8)2367-83.
Consideringthecurrenttechniquesincellculture,thestimulationofcellularproliferationandtheformationofbidimensionaltissuessuchasskinarewidelyperformedinacademicandindustrialresearchlaboratories.However,theformationofcohesive,organized,andfunctionaltissuesbythree-dimensional(3D)cellcultureiscomplex.Asuitableenvironmentisrequired,whichisachievedandmaintainedinaspecificbioreactor,adevicethatreproducesthephysiologicalenvironment(includingbiochemicalandmechanicalfunctions)specifictothetissuethatistoberegenerated.Bioreactorscanalsobeusedtoapplymechanicalconstraintsduringmaturationoftheregeneratingtissueforstudyingandunderstandingthemechanicalfactorsinfluencingtissueregeneration.Inthiswork,themaintypesofbioreactorsusedfortissueengineeringandregeneration,aswellastheirmostcommonapplications,werereviewedandcompared.Theimportanceofthemechanicalpropertiesappliedtothescaffoldsandtheregeneratingconstructshasbeenoftenneglected.Thisreviewfocusedontheinfluenceofmechanicalstressesandstrainsduringthecultureperiodthatleadstothefinalmechanicalpropertiesoftheconstruct.
有疑問，聯繫我。
