体外肠道模拟反应器搅拌系统对细胞的损伤

　　在体外肠道模拟反应器中，不同类型的机械作用力对细胞可能造成细胞结构重组、变形或导致细胞损伤或死亡的生化变化。

　　

　　例如细胞可能被来自相反两个方向的垂直于表面的力挤压产生变形；细胞可能撞击移动的机械物体，或受到流体剪切力的影响：流体在细胞的一侧相对另一侧移动较快。

　　

　　在短时间范围内，机械力的作用可能会导致细胞变形：从对面挤压细胞边将它们相对球形的形状变为卵形。在长时间范围内，细胞会重组细胞骨架，重新分配脂质双分子层膜。因此，机械力对细胞的影响可以是物理的或生物方面的。

　　

　　大多数研究以细胞活率和生长变化作为评估细胞损伤的标准，此外评估细胞生理的非致死效应也很重要。当体外肠道模拟反应器中剪切速率变大，细胞变形速度加快，细胞骨架网络和膜完整性受损，导致应激反应甚至细胞死亡；在细胞死亡之前，细胞损伤可能是由其他生理事件引起的，如代谢、基因表达或生产效率。‍

　　

　　反应器中搅拌桨叶尖处具有线速度和能量释放，大多数悬浮细胞对机械应力敏感，但由于细胞属于具有中等浮力的粒子，其更倾向于跟随涡流运动；目前的搅拌参数远低于直接对细胞造成损害的临界值。

　　

　　因此，细胞受到搅拌桨直接的机械作用比较小，同时适当提高搅拌速度更有利于提高氧气和二氧化碳在高密度细胞培养过程中气液两相中的传递。体外肠道模拟反应器中流体速度梯度以及涡流引起的剪切力对于细胞损伤占更主要因素。