生物反应器系统是一种模拟体外环境的先进设备，能够为细胞生长和扩增提供理想条件。与传统培养方法相比，它具有显著优势。

首先，生物反应器通过优化细胞培养条件，如精准控制温度、pH、气体浓度和培养基成分，为MSC营造了更加稳定和适宜的生长环境 。在传统培养中，细胞生长受限于培养皿底部的营养物和氧气供应，而生物反应器可通过搅拌增加培养液混合，确保细胞均匀获取养分和氧气[1]。其次，在细胞扩增和产量方面，生物反应器表现出色。传统培养中 MSC 的扩增受限于细胞增殖速率和堆积问题，生物反应器则通过提供更大的生长表面积和更优的氧气供应，有效解决了这些难题，能够在较短时间内获得更高的细胞产量 。此外，生物反应器系统多为封闭系统，大大减少了外界污染风险，提高了细胞培养的质量和纯度。

近年来，利用生物反应器培养 MSC 取得了众多的成果[2]。例如，有研究采用微载体生物反应器培养技术，与传统平面扩增方法相比，单位体积细胞产量可提高近 80 倍。这种微载体悬浮培养方式具备易于扩增、营养物质分布更均匀、可在线 / 离线监测以及多种补料策略等优点，更好地满足了美国食品药品监督管理局（FDA）对实施过程分析技术（PAT）的建议 。再如，国内一研发团队首创的 3D 无载体悬浮培养技术，实现了多项核心创新。通过生物反应器无载体悬浮培养技术，其年产能可达10万剂，满足全球临床需求。在急性缺血性脑卒中模型中，3D - MSC 静脉注射后显著缩小梗死面积 58%（p<0.01），展现出良好的研究效果。

尽管生物反应器培养 MSC 前景广阔，但在实际应用中仍面临一些挑战。以微载体培养为例，细胞在微载体上的附着需要通过碰撞和黏附实现，这一过程耗时较长 。搅拌虽有助于营养物质和气体交换，但也会引入剪切力，影响细胞生长，甚至诱导细胞分化 。在细胞收获环节，传统的蛋白水解酶脱离方法可能影响细胞免疫表型，且许多相关材料来源于动物，不适合临床实践 。针对这些问题，研究人员正在积极探索解决方案。在搅拌控制方面，通过将生物反应器搅拌速率维持在较低限速，既能满足传质需求，又可避免微载体在死区堆积[3]。同时，考虑体积能量耗散和叶轮尖端速度等因素，根据培养时间调整搅拌速度 。在细胞收获方面，有研究尝试使用酶的混合物并减少暴露时间，以降低对细胞的影响 。此外，开发新型无动物源的细胞脱离方法也是重要的研究方向。

随着技术的不断进步与完善，生物反应器培养 MSC 有望在细胞技术领域发挥更为重要的作用。

一方面，它将进一步推动干细胞技术的临床转化，为更多患者带来新的希望，如在急性缺血性脑卒中、心肌梗死、脊髓损伤等重大疾病的应对得更显著的成效 。另一方面，生物反应器培养技术的发展也将促进整个细胞技术产业的升级，降低生产成本，提高生产效率。从更宏观的角度看，生物反应器培养 MSC 技术的成熟，将为再生医学领域的发展注入强大动力，助力我国乃至全球在该领域实现新的突破，引领生命科学研究迈向新的高度。