摘要
在生物制造和组织工程中，生物反应器能够在受控条件下实现动态的细胞和组织培养，并施加外部刺激（如机械或电信号）。这些特性共同模拟了体内环境，有助于功能性组织的形成，适用于植入或模型系统。目前大多数生物反应器主要关注培养基的灌注以及机械或电刺激，但往往缺乏实时监测功能，而实时监测对于质量控制至关重要。为了解决这一难题，本研究开发了一种基于增材制造的生物反应器，该反应器集成了动态灌注、电刺激以及在线显微镜和传感器监测技术，用于培养3D生物打印结构。实验中使用了含有C2C12肌母细胞的三种生物墨水进行3D打印，并持续监测pH值和温度，同时与静态对照组进行比较。层流灌注显著提高了GelMA和ADA-GEL生物墨水中细胞的存活率和扩散能力；在ADA-GEL培养条件下，3天后肌母细胞的排列更为整齐。嵌入反应器设计中的镀铂铜电极能够产生至少10 V·cm?1的电场。作为原理验证，研究人员将分离出的小鼠足底肌纤维放入反应器腔室中并施加电刺激，观察其收缩反应。总体而言，这种生物反应器在实时组织监测和定制刺激条件下的组织发育研究方面展现出巨大潜力。
利益冲突
O.F.和M.H.拥有一项德国DPMA批准的专利（DE 10 2021 211 875）以及一项PCT申请专利（WO 2023/066599 A1），该专利涉及一种包含灌注、机械驱动和电刺激功能的生物反应器，并配备了光学和化学在线传感器监测系统。
