Cellspace-3D通过创新的双轴旋转技术与三维培养体系，为细胞提供了一个高度可控的力学微环境，是研究细胞力学响应、构建复杂疾病模型及开发新型疗法的理想工具。其智能化设计、兼容性优势及多场景适用性，使其成为生物医学领域从基础到应用研究的全能型平台。

一、设备概述

Cellspace-3D是由赛奥维度（Cellspace Biotech）自主研发的第三代细胞培养设备，集微重力模拟、超重力诱导与三维悬浮培养于一体，通过动态力学环境调控，为细胞提供接近体内生理条件的培养体系。设备适用于基础研究、药物开发、组织工程及航天医学等领域，尤其擅长构建复杂3D细胞模型（如类器官、肿瘤球体）及模拟极端力学环境（如太空微重力、高过载）。

二、核心技术原理与结构

1. 微重力/超重力模拟系统

双轴旋转机制：

设备采用双轴倾斜45°旋转设计，通过两个垂直轴的协同运动，使培养容器内的细胞悬浮于三维空间，抵消重力对细胞的沉降作用。

微重力模式：通过低速旋转（<25rpm）实现类太空微重力环境（10⁻³g至10⁻⁶g），模拟细胞在失重状态下的行为。

超重力模式：通过高速旋转（最高500rpm内框转速）产生离心力，模拟高过载环境（最高可达20g），用于研究细胞对极端力学刺激的响应。

低剪切力优化：

采用层流流体动力学设计，结合低速旋转（剪切应力<0.1 dyne/cm²），避免传统搅拌式生物反应器对细胞的机械损伤，尤其适用于敏感细胞（如干细胞、神经元、心肌细胞）。

2. 三维悬浮培养体系

自组装培养：

无需外源性支架，细胞在微重力环境下通过自身黏附特性聚集，形成直径50-500μm的3D细胞球体（如肿瘤球体、肝细胞簇），复现体内细胞-细胞及细胞-基质相互作用。

支架辅助培养：

可选配生物相容性微载体（如多孔聚苯乙烯微球、凝胶微粒）或3D打印支架，引导细胞定向生长，构建更复杂的组织结构（如血管化组织、神经网络）。

3. 环境控制系统

温湿度控制：

集成高精度温控模块（37±0.5℃），支持低温（4℃）或高温（42℃）实验；湿度维持>95%，防止培养液蒸发。

气体调节：

内置CO₂传感器（控制精度±0.1%），可设定5% CO₂环境（模拟体内血液气体条件），支持厌氧/有氧切换（通过氮气/氧气置换）。

无菌设计：

培养腔室采用HEPA过滤系统（0.22μm滤膜），结合紫外线灭菌功能，确保长期培养的无菌性。

三、功能特点

1. 智能化操作与监测

远程控制：

支持PC、平板、手机等多终端远程操控，可实时调整旋转速度（0.1rpm步进）、温度、CO₂浓度等参数，并接收设备状态预警（如断电、温度异常）。

实时数据记录：

内置高精度传感器，实时显示X/Y/Z轴重力值、平均重力曲线、转速、温度、CO₂浓度等数据，支持导出为CSV格式用于数据分析。

图像采集：

可选配显微成像模块，通过透明观察窗实时拍摄细胞形态变化，截取高清图像直接用于论文发表。

2. 兼容性与通用性

耗材兼容：

兼容实验室常规培养瓶（如T25、T75）、培养皿及生物反应器专用容器，无需专用耗材，降低实验成本。

快速更换夹具：

采用提拉式压紧装置，自适应不同尺寸培养容器（直径50-150mm），30秒内完成切换。

多模式切换：

支持微重力与超重力模式快速切换（<5分钟），满足同一实验中多阶段力学刺激需求。

四、应用领域

1. 航天医学研究

模拟太空微重力环境，研究成骨细胞活性下降、肌肉萎缩、免疫功能抑制等航天员健康问题，为防护措施（如药物、锻炼方案）开发提供数据支持。

探索植物在微重力下的生长规律（如根系定向、光合作用），助力太空农业技术发展。

2. 肿瘤研究与药物开发

构建3D肿瘤球体模型，复现实体瘤的缺氧核心、营养梯度及耐药微环境，评估化疗药物（如紫杉醇）、靶向药物（如EGFR抑制剂）及免疫检查点抑制剂（如PD-1抗体）的疗效。

通过超重力模型加速药物筛选（如纳米药物渗透效率、载体毒性测试），缩短研发周期。

3. 组织工程与再生医学

促进干细胞在3D环境中的分化（如心肌细胞、神经元），构建血管化组织工程产品（如皮肤、骨骼肌、软骨）。

模拟血管新生过程，评估促血管生成因子（如VEGF）的疗效及支架材料的生物相容性。

4. 基础生物学研究

研究细胞在微重力/超重力环境下的信号通路激活（如Wnt/β-catenin、Hippo-YAP）、细胞骨架重排（如微管、肌动蛋白聚合）及基因表达调控（如应激相关基因上调）。

探索细胞自噬、凋亡、迁移等行为在力学刺激下的变化机制。

五、技术优势

高仿真力学环境：精准覆盖微重力（10⁻⁶g）至超重力（20g）范围，满足多场景需求。

低损伤培养体系：结合低剪切力与动态悬浮，最大限度保留细胞活性与功能。

智能化与标准化：远程操控、实时监测及模块化设计提升实验效率与数据可重复性。

生理相关性模型：3D培养技术复现体内复杂微环境，推动基础研究向临床转化。

六、技术参数

参数 规格

微重力范围 10⁻³g至10⁻⁶g（可调）

超重力范围 1g至20g（500rpm内框转速）

旋转速度精度 0.1rpm（步进调节）

温度控制范围 4℃至42℃（精度±0.5℃）

CO₂控制范围 0%至20%（精度±0.1%）

培养腔室容量 50ml至500ml（兼容T25-T225培养瓶）

剪切应力 <0.1 dyne/cm²（低速模式）

电源要求 220V/50Hz，功率800W

七、总结

Cellspace-3D通过创新的双轴旋转技术与三维培养体系，为细胞提供了一个高度可控的力学微环境，是研究细胞力学响应、构建复杂疾病模型及开发新型疗法的理想工具。其智能化设计、兼容性优势及多场景适用性，使其成为生物医学领域从基础到应用研究的全能型平台。