咨詢：蘇州賽吉生物

隨著空間探索的深入推進(jìn)與生命科學(xué)研究的精細(xì)化發(fā)展，微重力環(huán)境對(duì)生命體的影響機(jī)制已成為空間醫(yī)學(xué)、組織工程、再生醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的研究核心。微重力環(huán)境（通常指10?3g~10??g的重力水平）會(huì)引發(fā)細(xì)胞增殖分化、組織形態(tài)建成、器官功能調(diào)節(jié)等一系列生理病理變化，而太空實(shí)驗(yàn)受艙位資源、成本及周期限制，難以滿足大規(guī)模基礎(chǔ)研究與技術(shù)轉(zhuǎn)化需求。因此，地面高精度微重力環(huán)境模擬設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用，成為突破這一瓶頸的關(guān)鍵支撐。蘇州賽吉生物科技有限公司（SAGE-BIO）深耕該領(lǐng)域，推出的SARC系列與DARC系列微重力模擬設(shè)備，SARC系列與DARC系列微重力模擬設(shè)備憑借自主創(chuàng)新的技術(shù)架構(gòu)、精準(zhǔn)的參數(shù)控制及廣泛的場景適配性，為地面微重力模擬試驗(yàn)提供了國產(chǎn)化解決方案，推動(dòng)了相關(guān)科研領(lǐng)域的發(fā)展。

一、微重力環(huán)境模擬試驗(yàn)的技術(shù)原理與科研意義

（一）核心技術(shù)原理

地面微重力模擬的核心思路是通過機(jī)械運(yùn)動(dòng)抵消或弱化重力對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的作用，構(gòu)建近似太空的低重力力學(xué)環(huán)境。目前主流的模擬技術(shù)包括單軸旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)、雙軸隨機(jī)回轉(zhuǎn)（Random Position Machine, RPM）等，其中旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)技術(shù)因具備低成本、可重復(fù)、長時(shí)程穩(wěn)定運(yùn)行的優(yōu)勢(shì)，成為細(xì)胞與組織培養(yǎng)類試驗(yàn)的方案。其核心原理是通過驅(qū)動(dòng)培養(yǎng)容器做勻速或隨機(jī)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使實(shí)驗(yàn)對(duì)象（細(xì)胞、組織或小型模式生物）在培養(yǎng)體系內(nèi)處于持續(xù)的動(dòng)態(tài)懸浮狀態(tài)，重力矢量在空間內(nèi)均勻分布，從而模擬微重力效應(yīng)。蘇州賽吉生物的核心設(shè)備均基于這一原理開發(fā)，通過優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)與控制算法，實(shí)現(xiàn)了微重力水平的精準(zhǔn)調(diào)控與實(shí)驗(yàn)環(huán)境的穩(wěn)定維持。

（二）科研價(jià)值與應(yīng)用場景

微重力環(huán)境模擬試驗(yàn)的開展，不僅能夠揭示太空環(huán)境對(duì)宇航員生理功能的影響機(jī)制，為航天醫(yī)學(xué)保障提供理論支撐，還能為地面重大疾病的發(fā)病機(jī)制研究與治療方案開發(fā)提供全新視角。例如，在腫瘤研究中，微重力環(huán)境可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞形成更接近體內(nèi)真實(shí)狀態(tài)的3D球體結(jié)構(gòu)，為藥物篩選提供更精準(zhǔn)的模型；在組織工程領(lǐng)域，微重力環(huán)境下細(xì)胞間的自由結(jié)合與分化更易形成功能性組織，助力再生醫(yī)學(xué)材料的研發(fā)。此外，該類試驗(yàn)還廣泛應(yīng)用于微生物代謝調(diào)控、植物生長發(fā)育機(jī)制、類器官構(gòu)建等多個(gè)研究方向，成為跨學(xué)科研究的重要技術(shù)平臺(tái)。

二、蘇州賽吉生物微重力設(shè)備的核心產(chǎn)品體系與技術(shù)優(yōu)勢(shì)

蘇州賽吉生物構(gòu)建了覆蓋單軸與雙軸、通用與專用的全系列微重力模擬設(shè)備矩陣，核心產(chǎn)品包括SARC系列單軸旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)系統(tǒng)與DARC系列雙軸回轉(zhuǎn)重力環(huán)境模擬系統(tǒng)，兩類產(chǎn)品分別針對(duì)不同實(shí)驗(yàn)需求設(shè)計(jì)，形成了互補(bǔ)的解決方案，且均實(shí)現(xiàn)了對(duì)國際同類產(chǎn)品的對(duì)標(biāo)與超越。

（一）SARC系列單軸旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)系統(tǒng)：精準(zhǔn)微重力模擬與動(dòng)態(tài)3D培養(yǎng)的高效融合

SARC系列是賽吉生物自主研發(fā)的單軸旋轉(zhuǎn)細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)，核心定位為低成本、可重復(fù)的微重力效應(yīng)模擬與動(dòng)態(tài)3D培養(yǎng)平臺(tái)，涵蓋SARC-G通用型與SARC-P灌流型兩個(gè)子系列，可滿足細(xì)胞、組織、微生物等多種樣本的培養(yǎng)需求。

1. 核心技術(shù)參數(shù)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：該系列系統(tǒng)由控制器、主機(jī)座及專用反應(yīng)容器構(gòu)成，核心優(yōu)勢(shì)在于100%無氣泡培養(yǎng)環(huán)境的構(gòu)建——專用反應(yīng)容器（SG-RWV/SG-PRV）內(nèi)部可充滿培養(yǎng)液，配合大面積氣體交換膜或氧合器，實(shí)現(xiàn)充分的氣體交換，同時(shí)避免氣泡與機(jī)械攪拌對(duì)細(xì)胞的損傷，構(gòu)建低剪切力的動(dòng)態(tài)生長環(huán)境。系統(tǒng)支持目標(biāo)轉(zhuǎn)速或目標(biāo)微重力水平的直接設(shè)定，微重力模擬能力可達(dá)10?3g，與國際主流產(chǎn)品（如美國NASA RCCS）相當(dāng)。其中SARC-G系列為通用型，支持2~12通道同步或異步操作，標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型最多可適配12通道，超越了RCCS標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型的8通道配置，大幅提升了多樣本并行實(shí)驗(yàn)效率；SARC-P系列在通用型基礎(chǔ)上增加了連續(xù)灌流功能，可自定義培養(yǎng)液灌注速度，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)液的自動(dòng)更新，且支持中途添加試劑，無需中斷培養(yǎng)過程，為模擬血管微環(huán)境等復(fù)雜實(shí)驗(yàn)場景提供了可能。

2. 關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)勢(shì)：除多通道與灌流功能的創(chuàng)新外，SARC系列還具備顯著的性能優(yōu)勢(shì)：一是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測與導(dǎo)出功能，可實(shí)時(shí)顯示微重力水平及容器內(nèi)部剪切力，生成數(shù)據(jù)曲線并通過USB導(dǎo)出，解決了國際同類產(chǎn)品（如RCCS）無實(shí)時(shí)微重力顯示的痛點(diǎn)；二是的環(huán)境兼容性，系統(tǒng)自身發(fā)熱量極低，可長期放入35~40℃、濕度85~99%RH的CO?培養(yǎng)箱內(nèi)連續(xù)運(yùn)行6個(gè)月以上，不會(huì)對(duì)培養(yǎng)環(huán)境溫度造成干擾；三是高細(xì)胞成活率保障，通過無氣泡、低剪切力設(shè)計(jì)，細(xì)胞成活率可達(dá)96%以上，為實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性提供了核心支撐。

（二）DARC系列雙軸回轉(zhuǎn)系統(tǒng)：變重力模擬與復(fù)雜實(shí)驗(yàn)場景的全維度覆蓋

DARC系列即雙軸回轉(zhuǎn)重力環(huán)境模擬系統(tǒng)，核心優(yōu)勢(shì)在于可實(shí)現(xiàn)微重力（10?3g）至超重力（6g+）的寬范圍變重力模擬，通過十字交叉的內(nèi)、外回轉(zhuǎn)框結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)樣本在X、Y、Z三維空間內(nèi)做隨機(jī)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，更精準(zhǔn)地模擬太空微重力環(huán)境的矢量特性，涵蓋DARC-G通用型與DARC-P灌流型兩個(gè)子系列，是臺(tái)商用型二軸3D回轉(zhuǎn)細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)。

1. 核心技術(shù)參數(shù)與功能配置：DARC-G通用型系統(tǒng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍為0~232RPM，重力模擬范圍覆蓋0.001~6g，支持一鍵切換半重力、月球及火星表面微重力模擬模式，適配多種培養(yǎng)容器——包括1300ml大容量BV球釜反應(yīng)容器（單樣本大容量培養(yǎng)）與18個(gè)獨(dú)立培養(yǎng)室的矩陣生物反應(yīng)容器（小容量多樣本培養(yǎng)），可滿足從細(xì)胞到小型模式生物（如斑馬魚、蝌蚪）的實(shí)驗(yàn)需求。DARC-P灌流型在通用型基礎(chǔ)上融合了微流控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了培養(yǎng)液的連續(xù)自動(dòng)更新，灌流速度可調(diào)節(jié)，同時(shí)支持X、Y、Z三軸實(shí)時(shí)及平均模擬結(jié)果的曲線顯示，進(jìn)一步提升了實(shí)驗(yàn)的精準(zhǔn)度與可追溯性。

2. 關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)勢(shì)：DARC系列的核心突破在于模塊化設(shè)計(jì)與寬重力范圍模擬的結(jié)合——可更換模塊化設(shè)計(jì)，已開發(fā)數(shù)十款不同模塊與反應(yīng)容器，可快速適配不同實(shí)驗(yàn)場景；針對(duì)小型動(dòng)物活體實(shí)驗(yàn)，搭配BV球釜反應(yīng)容器（球面上任意點(diǎn)到球心距離一致），可消除樣本位置差異對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，提升模擬精度。此外，系統(tǒng)支持隨機(jī)變速回轉(zhuǎn)與恒速回轉(zhuǎn)兩種運(yùn)行模式，預(yù)置5種微重力模擬模式與半微重力（0.5g）模擬模式，提供預(yù)置、手動(dòng)、程序三種控制方式，程序模式下可實(shí)現(xiàn)循環(huán)運(yùn)行與定時(shí)預(yù)約啟動(dòng)，極大提升了實(shí)驗(yàn)操作的靈活性與自動(dòng)化水平。

（三）特色專用設(shè)備：聚焦細(xì)分領(lǐng)域的精準(zhǔn)解決方案

除核心系列外，賽吉生物還開發(fā)了多款專用微重力模擬設(shè)備，拓展了應(yīng)用邊界。例如PMSP全天候全生命周期植物微重力模擬培養(yǎng)艙，采用雙動(dòng)力驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，結(jié)合溫濕度智能控制與多模態(tài)光照系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了植物從種子萌發(fā)至成熟的全周期微重力模擬培養(yǎng)，地面全周期植物空間生物學(xué)研究平臺(tái)的空白；DARC-P2.0L微流控系統(tǒng)則專為空間醫(yī)學(xué)研究設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)0.001g±0.0005g級(jí)的超低重力環(huán)境模擬，幾乎復(fù)現(xiàn)空間站微重力條件，配套多樣化微流控芯片矩陣，適配類器官培養(yǎng)、藥物篩選等精準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)需求。

三、蘇州賽吉生物設(shè)備的行業(yè)應(yīng)用與科研價(jià)值實(shí)現(xiàn)

依托全系列設(shè)備的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，賽吉生物微重力模擬設(shè)備已廣泛應(yīng)用于細(xì)胞生物學(xué)、組織工程、空間醫(yī)學(xué)、腫瘤研究、微生物學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域，為科研人員提供了從基礎(chǔ)機(jī)制探索到臨床前測試的全流程解決方案。

在空間醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，該設(shè)備可用于模擬太空微重力環(huán)境下宇航員肌肉、骨脫礦、免疫失調(diào)等生理變化的機(jī)制研究，為航天醫(yī)學(xué)保障方案的優(yōu)化提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；在組織工程與再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，低剪切力與動(dòng)態(tài)3D培養(yǎng)環(huán)境可促進(jìn)細(xì)胞間的自由結(jié)合與功能性分化，助力軟骨、肝臟等類器官的構(gòu)建，提升再生醫(yī)學(xué)材料的研發(fā)效率；在腫瘤研究中，動(dòng)態(tài)3D培養(yǎng)形成的腫瘤球體更接近體內(nèi)腫瘤形態(tài)，可為藥物敏感性測試與耐藥機(jī)制研究提供更精準(zhǔn)的模型；在植物與微生物研究中，全周期培養(yǎng)與寬范圍重力模擬功能，可揭示重力變化對(duì)植物生長發(fā)育、微生物代謝調(diào)控的影響機(jī)制。

相較于進(jìn)口設(shè)備，賽吉生物產(chǎn)品不僅在核心性能上實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)，更具備顯著的成本優(yōu)勢(shì)與本地化服務(wù)優(yōu)勢(shì)——設(shè)備價(jià)格更具競爭力，整機(jī)質(zhì)保期長達(dá)2年，提供安裝調(diào)試現(xiàn)場免費(fèi)培訓(xùn)與長期技術(shù)咨詢服務(wù)，大幅降低了科研機(jī)構(gòu)的采購與使用成本，加速了微重力模擬技術(shù)在國內(nèi)科研領(lǐng)域的普及應(yīng)用。

四、總結(jié)與展望

微重力環(huán)境模擬試驗(yàn)是連接地面基礎(chǔ)研究與太空探索應(yīng)用的關(guān)鍵橋梁，而高精度、高可靠性的模擬設(shè)備是該領(lǐng)域研究深入推進(jìn)的核心支撐。蘇州賽吉生物通過自主創(chuàng)新，構(gòu)建了覆蓋單軸與雙軸、通用與專用的全系列微重力模擬設(shè)備矩陣，其SARC系列與DARC系列產(chǎn)品在微重力模擬精度、實(shí)驗(yàn)兼容性、操作便捷性等方面實(shí)現(xiàn)了國際對(duì)標(biāo)與局部超越，為國內(nèi)科研人員提供了低成本、可重復(fù)的國產(chǎn)化解決方案。

未來，隨著空間探索與生命科學(xué)的深度融合，微重力模擬技術(shù)將向更高精度、更復(fù)雜場景、更智能化方向發(fā)展。蘇州賽吉生物作為國內(nèi)該領(lǐng)域的企業(yè)，有望通過持續(xù)的技術(shù)迭代，進(jìn)一步拓展產(chǎn)品的應(yīng)用邊界，如開發(fā)更高通量的多通道系統(tǒng)、優(yōu)化類器官培養(yǎng)專用模塊等，為航天醫(yī)學(xué)、再生醫(yī)學(xué)、精準(zhǔn)醫(yī)療等領(lǐng)域的技術(shù)突破提供更強(qiáng)大的設(shè)備支撐，推動(dòng)我國微重力生命科學(xué)研究走向國際前沿。