細(xì)胞培養(yǎng)設(shè)備的案例
如何監(jiān)測(cè)低氧環(huán)境對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)基內(nèi)氧濃度的影響
細(xì)胞培養(yǎng)(cell culture)在生物學(xué)中的正規(guī)名詞為細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，是指在體外模擬體內(nèi)環(huán)境(無(wú)菌、適宜溫度、酸堿度和一定營(yíng)養(yǎng)條件等)，使之生存、生長(zhǎng)、繁殖并維持主要結(jié)構(gòu)和功能的一種方法。現(xiàn)有的細(xì)胞的體外培養(yǎng)需要理想的氣體環(huán)境，氧氣、二氧化碳都是細(xì)胞生存的必要條件之一。下面工采網(wǎng)小編向大家介紹一下如何監(jiān)測(cè)低氧環(huán)境對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)基內(nèi)氧濃度的影響。
在沒(méi)有氧氣的情況下,無(wú)法進(jìn)行發(fā)酵和細(xì)胞培養(yǎng)，因而氧作為能量產(chǎn)生和細(xì)胞代謝的重要產(chǎn)物,對(duì)地球上的大多數(shù)生物而言都具有十分重要的作用。研究顯示,環(huán)境中特定氧含量的維持,對(duì)細(xì)胞多種生命現(xiàn)象均具有非常重要的意義。只有在氧氣的消耗和供給之間達(dá)到良好的平衡時(shí),才能確保細(xì)胞培養(yǎng)擁有最佳條件。
在科研領(lǐng)域，眾多學(xué)者利用體外細(xì)胞培養(yǎng)模型,研究不同氧環(huán)境對(duì)細(xì)胞存活、增殖及分化的影響,包括多種干細(xì)胞的增殖和分化、癌細(xì)胞的侵襲和擴(kuò)增,以及滋養(yǎng)層細(xì)胞的發(fā)生等。在以上細(xì)胞培養(yǎng)模型中,培養(yǎng)基是細(xì)胞直接暴露和接觸的外環(huán)境,培養(yǎng)基中的氧濃度是細(xì)胞實(shí)際接觸到的氧環(huán)境。但是,在不同氧濃度培養(yǎng)條件下,細(xì)胞培養(yǎng)基中的實(shí)際氧濃度及其變化情況尚沒(méi)受到研究者的關(guān)注。
培養(yǎng)基中的氧含量可以隨著外界氧環(huán)境的變化而改變，具體情況如下低氧環(huán)境下24孔板和35 mm皿中的氧含量要比25cm2培養(yǎng)瓶穩(wěn)定;常氧環(huán)境下?lián)Q液使得培養(yǎng)基內(nèi)的氧含量明顯升高,而在低氧環(huán)境下?lián)Q液則對(duì)培養(yǎng)基內(nèi)的氧含量無(wú)明顯影響。由上可得知在不同氧濃度下的細(xì)胞培養(yǎng)模型研究中,嚴(yán)格控制外界環(huán)境中的氧濃度,選用合適的細(xì)胞培養(yǎng)容器,并且在換液過(guò)程中盡量避免或減少培養(yǎng)基與常氧環(huán)境的接觸,是維持培養(yǎng)基內(nèi)氧含量穩(wěn)定的重要因紊。
展開(kāi) 3D打印、細(xì)胞培養(yǎng)、纖維重造…人造肉用盡武藝也無(wú)緣中國(guó)市場(chǎng)
細(xì)胞肉的制造方式有很多種，但第一步一定都是從動(dòng)物身上提取細(xì)胞，然后在實(shí)驗(yàn)室中模擬動(dòng)物肌肉生長(zhǎng)環(huán)境，讓細(xì)胞自動(dòng)生長(zhǎng)發(fā)育成肉。或者是提取細(xì)胞之后，利用3D打印的形式對(duì)細(xì)胞組織進(jìn)行排列和復(fù)制。
這樣謎之惡心的制作方法已經(jīng)能生產(chǎn)出香腸、雞塊和鵝肝。
不為四大皆空，人造肉還有這些好處……
看到歐美國(guó)家這樣大費(fèi)周章的研究人造肉，很多人都會(huì)不明所以——到底是素雞卷不入味？還是神戶牛不夠肥？
如果拋開(kāi)味道、口感這一因素來(lái)看，人造肉相比養(yǎng)殖動(dòng)物肉還有很多好處。
第一， 實(shí)驗(yàn)室清潔培養(yǎng)，減少疾病入口的可能。
養(yǎng)殖動(dòng)物是一件“危險(xiǎn)”的事，尤其是在一些工業(yè)化養(yǎng)殖未能普及的國(guó)家和地區(qū)，養(yǎng)殖者有可能患上豬乙型腦炎、絲蟲(chóng)病這類(lèi)人畜共患病。而養(yǎng)殖者對(duì)動(dòng)物抗生素的濫用也無(wú)形中在提高病毒的抗藥性，可能會(huì)導(dǎo)致“超級(jí)病毒”的誕生。而肉的消費(fèi)者也可能因此患上食源性疾病。
但這些誕生在培養(yǎng)皿和3D打印機(jī)里的肉因?yàn)椴缓屯饨缫磺形廴窘佑|，最起碼在制作過(guò)程中是絕對(duì)安全和清潔的。
第二， 制作過(guò)程環(huán)保，減少資源消耗。
一提到污染，可能我們第一反應(yīng)是工業(yè)排出廢水廢氣造成的環(huán)境破壞。可實(shí)際上畜牧業(yè)、農(nóng)業(yè)的養(yǎng)殖同樣會(huì)浪費(fèi)大量資源。在紀(jì)錄片《CowSpricy》（奶牛陰謀）中顯示，肉類(lèi)以及牛奶產(chǎn)業(yè)使用了地球上三分之一的新鮮水源，畜牧業(yè)產(chǎn)生的溫室氣體占據(jù)全球溫室氣體排放總和14.5%，比汽車(chē)、火車(chē)、輪船等交通工具氣體排放的總和加在一起還要多。生產(chǎn)1kg牛肉就要排放56.6kg的二氧化碳（所以才會(huì)有牛屁導(dǎo)致臭氧層破壞的段子）。
由于不需要大量空間、水源和食物來(lái)飼養(yǎng)動(dòng)物，人造肉的生產(chǎn)過(guò)程是非常環(huán)保的，牛津大學(xué)和阿姆斯特丹大學(xué)的研究成果顯示，細(xì)胞肉生產(chǎn)時(shí)的二氧化碳排放量?jī)H為養(yǎng)殖動(dòng)物肉的2%。
第三， 素食主義者的數(shù)量在全球逐步上升，素食肉制品是一門(mén)很好的生意。
展開(kāi) 生物3D打印細(xì)胞培養(yǎng)平臺(tái)推向美國(guó)市場(chǎng)，Inventia Life Science獲3500萬(wàn)澳元B輪融資
該公司試圖將生物3D打印技術(shù)“數(shù)字化”，以不影響細(xì)胞活力的方式快速、高精度地沉積細(xì)小細(xì)胞和基質(zhì)液滴的能力。Inventia Life Science使用的PEG生物墨水無(wú)需熱刺激即可在接觸時(shí)結(jié)合，通過(guò)“矩陣構(gòu)建塊”的方式進(jìn)行生物3D打印。
△數(shù)字化打印
以這種“數(shù)字生物打印”技術(shù)為基礎(chǔ)，Inventia成功開(kāi)發(fā)出第一臺(tái)生物3D打印機(jī)：RASTRUM。這款機(jī)器可以作為實(shí)驗(yàn)室的簡(jiǎn)單細(xì)胞培養(yǎng)平臺(tái)，與標(biāo)準(zhǔn)孔板兼容，使用粘附肽基質(zhì)和3D模型庫(kù)進(jìn)行打印，使用戶無(wú)需在建模或水凝膠工程上浪費(fèi)時(shí)間。
△Inventia Life Science的首席運(yùn)營(yíng)官Cameron Ferris、首席采購(gòu)官Bob Groeman、首席技術(shù)官Aidan O'Mahony和首席執(zhí)行官Julio Ribeiro。
為了幫助用戶進(jìn)一步縮短細(xì)胞研究時(shí)間，RASTRUM被設(shè)計(jì)成高度自動(dòng)化，具有多個(gè)獨(dú)立噴嘴，可在打印過(guò)程中同時(shí)沉積多達(dá)8種不同的打印流體。Inventia稱(chēng)，RASTRUM能夠每秒在板表面沉積1000個(gè)液滴，液滴體積為20-25 nL。
△PEG生物墨水
RASTRUM打印頭能夠在單次通過(guò)中打印多個(gè)矩陣，機(jī)器的兩軸線性運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)精確控制基質(zhì)成分的投放、間距和體積（每個(gè)軸20μm），而多路復(fù)用功能的使用能夠更快、更高效地構(gòu)建復(fù)雜的3D細(xì)胞模型。此外，RASTRUM具有機(jī)械化清潔、滅菌功能，能夠在打印后更快地進(jìn)行下一次任務(wù)。
加速美國(guó)市場(chǎng)推廣
在融資結(jié)束后，Inventia Life Science正在試圖在全球推廣RASTRUM 3D細(xì)胞培養(yǎng)平臺(tái)，特別在美國(guó)市場(chǎng)。據(jù)估計(jì)，目前美國(guó)的生物醫(yī)學(xué)研究和藥物發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)價(jià)值超過(guò)400億美元。
展開(kāi) 3D“造人”困難重重，3D“造畜”了解一下
近日，《尖端物料》（AdvancedMaterials）中提到了一款新的螺旋形納米發(fā)動(dòng)機(jī)，其借助微弱旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，能夠在活細(xì)胞中“遨游”。不僅如此，它還可以人為制定出一種活動(dòng)方案，研究者就利用這個(gè)特性在細(xì)胞中運(yùn)動(dòng)出了“N”和“M”的軌跡。與此同時(shí)，這款機(jī)器人還不會(huì)傷害到細(xì)胞。
我們可以把這個(gè)納米機(jī)器人當(dāng)作一個(gè)小車(chē)子，它能夠在生命體內(nèi)按我們想要的軌跡去開(kāi)動(dòng)，如果這個(gè)車(chē)子內(nèi)還能坐上觀察員，那就再好不過(guò)了。
這時(shí)候，AI顯微鏡就派上了用場(chǎng)。在頂級(jí)科技盛會(huì)Think 2018中，IBM發(fā)布了對(duì)未來(lái)5年內(nèi)的五大科技預(yù)測(cè)，其中就有AI顯微鏡技術(shù)。IBM也正在研發(fā)這種小型且自主的顯微鏡，目的是為了持續(xù)檢測(cè)水資源。
這款顯微鏡能夠放入水體中，就地監(jiān)視浮游生物、識(shí)別不同的物種，并跟蹤其在三維空間中的移動(dòng)。而如果能將這款顯微鏡部署進(jìn)“小車(chē)”中，借助其觀察結(jié)果分析，我們或許可以更好地理解細(xì)胞之間的聯(lián)系，從2D里跳出來(lái)。
而對(duì)于“菜園子”問(wèn)題，可以打造一臺(tái)AI設(shè)備，建立一個(gè)可行的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)模型，可以預(yù)測(cè)生物紙墨中的細(xì)胞將要發(fā)生的變化，同時(shí)，它還能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化誘導(dǎo)干細(xì)胞。
中科院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院承擔(dān)的國(guó)家重大科研裝備研制項(xiàng)目“全自動(dòng)干細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)設(shè)備”就起到了這樣的作用，這是首臺(tái)自動(dòng)化無(wú)人堅(jiān)守、應(yīng)用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能化干細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)設(shè)備。
生命的“器皿”，應(yīng)該存在嗎？
終有一日，我們可能會(huì)將3D“造人”的所有技術(shù)問(wèn)題都解決掉。但是，技術(shù)難題可以攻克，有一些問(wèn)題我們卻無(wú)法避免。
在電影《逃出絕命鎮(zhèn)》中，男主人公因?yàn)榻训捏w魄被選作了富人的生命載體，在手術(shù)后，富人的意識(shí)就會(huì)占有主人公的身體，而主人公的意識(shí)卻會(huì)永遠(yuǎn)被封閉在意識(shí)暗坑中。
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