世界首个培育肉类B2B市场：阅读公告

用于培养肉支架的7大生物材料

Top 7 Biomaterials for Cultivated Meat Scaffolds

David Bell |

支架在生产培养肉中至关重要，为细胞生长成结构化的肉样组织提供3D框架。生物材料的选择影响从质地和口感到生产效率的一切。以下是用于支架的7种关键生物材料，每种都有独特的特性：

  • 胶原蛋白：模拟天然肌肉结构，但需要增强以提高强度。重组版本解决了伦理问题。
  • 明胶：源自胶原蛋白，广泛使用，安全，并支持细胞生长，但机械强度有限。
  • 海藻酸盐：植物基，成本效益高，具有可调节的刚度和降解特性，且高度可扩展。
  • 壳聚糖：源自甲壳类动物或真菌，促进细胞粘附并具有抗菌特性，但需要混合以增强强度。
  • 植物来源蛋白质：大豆蛋白和组织化植物蛋白（TVP）提供无动物解决方案，具有良好的兼容性和可扩展性。
  • 去细胞植物叶片：提供用于营养输送的天然血管网络，具有可生物降解的纤维素基支架。
  • 微生物和藻类衍生生物材料：如细菌纤维素和来自藻类的海藻酸盐是可再生的、可扩展的，并支持细胞生长。

快速比较：

材料 主要优点 缺点 可扩展性
胶原蛋白 支持细胞生长，可生物降解 强度低，成本高 中等
明胶 安全，生物相容性好 对温度敏感，质地软 中等
海藻酸盐 价格实惠，性能可调 不混合时易碎 高
壳聚糖 抗菌，可生物降解 自身强度弱，过敏风险 中等
植物蛋白 (TVP) 无动物成分，纤维质感 需要添加剂增强强度高
植物叶子 天然结构，可食用 机械性能可变 高
微生物/藻类基 可再生，可定制 需要表面改性 高

每种材料在 生物相容性、强度、降解性和成本 方面的平衡各不相同。对于英国生产商来说，像Cellbase这样的平台通过提供经过验证的、专为培养肉生产定制的支架材料来简化采购过程。

Dr. Glenn Gaudette: 使用去细胞化菠菜作为培养肉的支架

1. 胶原蛋白

胶原蛋白是培养肉支架的热门选择。作为动物组织中最丰富的蛋白质，它自然形成肌肉的结构骨架，使其在实验室环境中复制肉的质地时非常理想。

生物相容性

胶原蛋白的一个突出特点是其与生物系统的卓越相容性。作为动物组织中细胞外基质（ECM）的关键成分，它提供了天然的结合位点，促进细胞的粘附、生长和发育[1][5]。其低触发免疫反应的倾向进一步增强了其在培养肉中的吸引力[3]。

然而，虽然胶原蛋白有效支持细胞生长，但其物理耐久性通常需要改进。

机械强度

胶原蛋白的强度适中，这意味着有时需要加强。纯胶原蛋白支架可以支持基本的肌肉组织形成，但通常比合成材料如PCL[5]更柔软。2024年的一项研究表明，在对齐的多孔支架中结合4%胶原蛋白和30 U/g转谷氨酰胺酶可以提高机械强度，同时促进猪骨骼肌卫星细胞的生长和分化[3]。这个例子展示了如何将胶原蛋白与其他元素结合来解决其弱点，而不影响其生物学优势。

除了强度，胶原蛋白的降解方式同样重要。

降解特性

胶原蛋白自然降解的能力对于可食用支架来说是一个显著的优势。随着组织的成熟，细胞可以通过酶降解材料，确保支架被逐渐吸收[1]。这种受控的降解保证了最终的培养肉产品不含不可降解的残留物，使其安全食用。

可扩展性

扩大胶原蛋白生产规模面临一些障碍。传统的动物来源胶原蛋白面临伦理问题和供应链问题，这可能与培养肉的可持续发展目标相冲突。重组胶原蛋白——使用植物或微生物生产——提供了一种无动物的替代方案，可以解决这些挑战[1][5]。尽管目前价格较高，但技术进步正在提高一致性并降低成本。

Cellbase 将行业专业人士与专为培养肉应用设计的传统和重组胶原蛋白供应商连接起来。

2. 明胶

明胶是一种常用的支架生物材料，通过水解从胶原蛋白中提取。这种天然生物聚合物以其在食品应用中的安全性和提供结构支持的有效性而闻名。

生物相容性

明胶的一个关键优势是其高生物相容性。它紧密模拟细胞外基质，创造了一个肌肉和脂肪细胞可以有效附着、生长和分化的环境 [1]。其在果冻和胶囊等产品中的广泛使用证明了其安全性和法规批准，使其成为培养肉生产的可靠选择。

机械强度

虽然纯明胶提供中等的机械强度，但可以通过调整其浓度、交联或与海藻酸盐或植物蛋白等材料混合来增强其强度[2][5]。研究表明，明胶涂层可以改善吸水性、增强支架强度，并促进更好的细胞附着[3]。例如，结合纹理植物蛋白、明胶和琼脂（浓度为6%）的复合支架已显示出改进的结构完整性和功能性[3]。

降解特性

明胶的可控生物降解是另一个优势，因为它在细胞培养过程中通过酶降解。这种逐渐的降解支持组织成熟，同时确保支架材料以可控的方式被移除[1]。通过调整交联或与其他物质混合，可以微调降解速率以匹配特定细胞生长阶段的需求，最终产品中不会留下不需要的残留物。

可扩展性

明胶非常适合大规模培养肉类生产。它价格实惠，易于批量获取，并且与冷冻干燥和3D生物打印等工业流程兼容[1][6]。虽然传统明胶是动物来源的，但为了应对伦理问题，人们对重组或植物基替代品的兴趣日益增加。

英国的生产商可以从像 Cellbase 这样的供应商中受益，该供应商提供经过验证的明胶，专为培养肉类应用量身定制。这些供应商确保符合食品安全标准和行业需求，使明胶成为支架技术不断进步的多功能和实用选择。

3.藻酸盐

藻酸盐是一种从褐藻中提取的多糖，是在培养肉生产中用于创建支架的植物性选择。其在食品中安全使用的悠久历史使其成为支持这一新兴领域细胞生长的可靠选择。

生物相容性

由于藻酸盐与生物系统的相容性，它非常适合于肌肉和脂肪细胞的生长。它已获得英国和欧盟监管机构的食品使用批准，简化了培养肉应用的审批过程。虽然天然藻酸盐不自然支持细胞粘附，但可以通过加入粘附肽或与明胶等其他材料混合来解决这个问题[1]。

机械强度

藻酸盐的优势之一是其可调节的机械性能，使生产者能够微调支架的刚度以模拟真实肉类的质地。研究表明，将海藻酸盐与其他生物材料结合可以显著提高其性能。例如，2022年的一项研究强调了以1:1的比例将海藻酸盐与豌豆蛋白分离物混合如何增强其机械性能，如杨氏模量、孔隙率和液体吸收。这种混合物还支持牛卫星细胞的生长和分化[3]。虽然纯海藻酸盐凝胶可能容易脆化，但这些复合方法有助于解决这一限制。

定制其机械性能的能力也使海藻酸盐非常适合实现所需的降解特性。

降解特性

海藻酸盐的生物降解性和可食性使其成为培育肉的完美搭配。它在人体消化系统中安全分解，确保最终产品完全可食用。通过调整其交联和成分，生产者可以控制其降解方式。通常，使用氯化钙进行离子交联以创建适合肌肉细胞培养的稳定水凝胶[1]。

这种受控降解确保海藻酸盐能够满足大规模生产的需求。

可扩展性

海藻酸盐的丰富性和经济性使其成为商业规模培养肉生产的理想选择。它受益于海藻行业内已建立的供应链，其凝胶特性与挤出和3D生物打印等自动化制造技术非常契合。在英国，生产商可以通过像 Cellbase这样的平台获取高质量的食品级海藻酸盐，这些平台专注于为培养肉应用量身定制的材料。

4. 壳聚糖

壳聚糖为培养肉支架提供了一种有趣的非哺乳动物选择，其表面特性使其与众不同。从甲壳素中提取，这种生物聚合物由于其阳离子性质，与带负电的细胞膜良好互动，特别有效地支持细胞附着和生长。

生物相容性

壳聚糖与培养肉生产中关键的各种细胞类型高度兼容。它促进细胞的粘附、增殖和分化，如猪骨骼肌卫星细胞、兔平滑肌细胞、羊成纤维细胞和牛脐带间充质干细胞[7]。

有趣的是，壳聚糖模仿天然糖胺聚糖，创造了有利于细胞生长的环境。2022年的一项研究发现，含有2%壳聚糖和1%胶原蛋白（以9:1比例）的微载体显著提高了多种细胞类型的细胞活力和增殖[3]。这种混合方法弥补了壳聚糖单独使用时有限的细胞结合能力。

另一个优点是其抗菌特性，有助于在生产过程中最大限度地减少污染风险——这是在商业设施中保持无菌条件的关键因素[3]。

机械强度

虽然壳聚糖本身的机械性能较弱，但可以通过与其他生物材料结合来增强[7]。例如，与胶原蛋白混合可以提高其抗压强度，并允许创建更好地复制肉类质地和机械性能的多孔结构。这些复合材料还支持猪骨骼肌卫星细胞的增殖和分化[7]。

使用交联剂或胶原蛋白或转谷氨酰胺酶等补充材料进一步增强了壳聚糖的韧性，使其更适合支持组织形成[7]。

降解特性

壳聚糖的可生物降解特性使其成为可食用支架的理想选择。它通过酶促过程自然分解，确保最终产品完全可食用。

生产者可以通过调整脱乙酰度或交联等因素来调节降解速率。这允许与组织生长和成熟时间表一致的受控分解[7]。这种灵活性确保壳聚糖在保持安全和可食用的同时，匹配其他支架生物材料的性能。

可扩展性

除了其生物和机械优势外，壳聚糖具有很高的可扩展性，这对于商业化培养肉生产至关重要。它丰富且相对便宜，尤其是当来源于真菌发酵或海鲜行业的副产品时[7]。

然而，在工业规模上确保一致的质量和机械性能需要标准化的加工和与其他生物材料的仔细混合[7]。在英国，生产商可以依靠像 Cellbase这样的平台，获取专为培养肉生产需求定制的高质量壳聚糖。

其作为可食用材料的地位以及被FDA批准的生物材料的包含也简化了监管审批，使其成为大规模应用的实用选择[2]。

5.植物来源蛋白（大豆蛋白和组织化植物蛋白）

植物性蛋白，特别是大豆蛋白和组织化植物蛋白（TVP），为培养肉生产中的支架创建提供了一种实用的、无动物的替代方案。这些材料不仅减少了环境影响，还为扩大生产提供了具有成本效益的解决方案。

生物相容性

大豆蛋白支架已显示出与培养肉中常用细胞类型的强兼容性。由于其表面化学性质和可定制的孔隙率，它们支持细胞粘附、生长和分化等基本过程——这一切都无需依赖动物来源的成分[1][8]。研究甚至强调了在培养牛肌肉组织中成功使用纹理大豆蛋白支架，在细胞附着和组织形成方面取得了显著成果[1][8].

另一方面，TVP 为餐桌带来了纤维结构，模仿传统肉类的质地，同时保留了细胞培养所需的生物相容性。其多孔结构可以在生产过程中进行微调，以改善细胞渗透和营养在组织中的分布[1].

机械强度

这些植物来源的蛋白质还提供可调节的机械性能，这对于支持组织生长至关重要。研究表明，将大豆蛋白分离物与膳食纤维、甘油和交联剂结合可以增强压缩强度和耐水性[3].

甘油，作为一种常见的增塑剂，在提高支架性能方面起着关键作用。2024年的研究发现，含有较高甘油含量的大豆蛋白支架形成了更小、更均匀的孔隙，从而提高了耐水性和机械耐久性[3]。冷冻干燥、挤出和3D打印等生产方法使制造商能够微调弹性和抗拉强度，创造出可以复制肉类复杂纹理的支架[1][2]。

然而，虽然机械强度至关重要，但支架必须与组织的生长和成熟同步降解。

降解特性

大豆蛋白和TVP都是天然可生物降解的，并且安全可食用。它们的降解速率可以通过修改蛋白质成分和交联技术来调整，确保支架在细胞生长期间提供结构支持，并在组织成熟时适当分解 [1].

除了结构上的好处，这些支架还为最终产品增加了营养价值，使其成为一种双重用途的解决方案 [1].

可扩展性

植物来源的蛋白质在性能和可扩展性之间取得了平衡，支架材料仅占培养肉总生产成本的约5% [1]。特别是大豆蛋白，因其广泛的可用性和成熟的供应链而受益，非常适合大规模操作。

工业技术如挤出、冷冻干燥和3D打印允许大规模生产一致的高质量支架[6]。然而，扩大规模确实带来了挑战，例如确保支架属性的一致性以及将大规模制造与细胞培养过程相结合[6]。

在英国，像 Cellbase这样的平台简化了获取植物来源支架材料的途径。它们将生产商与经过验证的供应商连接起来，提供透明的定价和针对培养肉生产需求的专家指导。这种精简的采购流程支持研究团队和商业运营，确保在扩大生产规模时可靠获取优质材料。

6.去细胞化植物叶片

去细胞化植物叶片提供了一种天然框架，利用植物中已经存在的复杂血管系统。通过去除植物组织中的细胞材料，研究人员得到了一个基于纤维素的细胞外基质。这种结构与动物组织中的毛细血管网络非常相似，使其成为培养肉生产的一个优秀选择，在培养肉生产中，高效的营养输送和有序的细胞生长是至关重要的。

生物相容性

去细胞化植物叶片中的纤维素基质与用于培养肉的肌肉和脂肪细胞无缝配合。研究表明，牛肌肉细胞可以有效地附着并在去细胞化菠菜叶片上生长。纤维结构支持关键的细胞功能，如粘附、生长和分化[1][8]。

这些支架的一个主要优点是它们完全由植物成分组成。这消除了与动物衍生材料相关的风险，例如免疫反应或污染，并符合培养肉生产背后的伦理动机。

此外，植物叶片中的天然血管网络为向生长细胞输送营养和氧气提供了理想的通道。这与传统肉类中的毛细血管系统非常相似，使得开发具有正确结构的组织变得更加容易[1]。

机械强度

从结构角度来看，这些支架的性能取决于其纤维素含量和血管结构。虽然它们可能不如合成替代品强，但在培养肉应用中，它们为细胞生长和组织发育提供了足够的支持[1]。

纤维设计也可以调整以复制不同的肉质纹理，有助于最终产品的结构质量和口感。然而，机械性能可能会因所用植物类型和应用的去细胞化过程而有所不同。

研究表明，植物叶片中的静脉网络为肌肉细胞的生长提供了足够的机械支持，同时保持了组织发育所需的灵活性[1]。

降解特性

这些支架的另一个关键特征是在组织生长期间的受控分解。去细胞化的植物叶片的降解速度与培养肉生产的时间线一致。基于纤维素的结构不仅可生物降解，而且可食用，为最终产品增加了膳食纤维，而不是留下有害残留物[1]。

虽然人类酶无法消化纤维素，但它被认为是安全可食用的，甚至可以增强培养肉的营养成分。通过修改加工方法或加入其他植物化合物，可以调整支架的降解速度。这使得生产者能够将支架的分解与组织的发展同步[1]。

这种逐渐的降解确保支架在关键生长阶段保持支持，然后在组织变得自给自足时溶解。

可扩展性

去细胞化的植物叶片也为扩大培养肉生产提供了一种实用且经济的选择。它们的丰富性、低成本和可再生性使其非常适合商业用途。例如，菠菜叶已经被广泛研究，并且是此用途的热门选择[1][6]。

诸如浸泡去细胞化和溶剂铸造等技术简单易行，并且可以适应大规模生产。由于支架材料仅占总生产成本的约5%，它们有助于提高培养肉生产的经济可行性[1]。

对于英国的生产商，像 Cellbase 这样的平台简化了去细胞化植物叶支架的采购过程。这些平台提供经过精心策划的列表，并以英镑标明清晰的价格，确保研究团队和商业运营能够可靠地获得符合培养肉生产技术要求的高质量材料。

7.微生物和藻类衍生生物材料

微生物和藻类衍生的生物材料正在为培养肉生产中的更可持续支架铺平道路。这些材料来源于细菌、酵母、真菌和藻类，提供了一种完全无动物的替代方案，同时仍能满足组织发育的功能需求。该领域的公司正在积极研发如细菌纤维素、真菌菌丝体和基于藻类的支架等材料，以支持这一不断增长的行业[4].

这些生物材料为何如此吸引人？它们可食用的特性、可调节的属性以及可再生的特性是关键。例如，细菌纤维素、真菌菌丝体和来自褐藻的海藻酸盐可以根据特定需求进行定制，完美契合无动物生产肉类的伦理目标[1][2].这些材料不仅补充了传统支架，还为培养肉生产提供了一种可再生和可定制的替代方案。

生物相容性

细菌纤维素因其与用于培养肉的动物细胞的兼容性而脱颖而出。其纳米纤维结构与天然细胞外基质非常相似，促进了强细胞粘附和组织生长。研究表明，在细菌纤维素支架上成功培养了牛和鱼的肌肉细胞，获得了具有良好细胞活力的有前景的组织结构。[1][2][8]。

藻酸盐是另一个强有力的竞争者，提供温和的凝胶特性和无毒特性。它支持基本的细胞功能——如附着、生长和分化——使其在培养过程中包裹肌肉和脂肪细胞时非常理想[1][2].

真菌菌丝体虽然需要一些工程技术来增强细胞附着，但为肌肉细胞的发展提供了天然的纤维基底。表面改性可以进一步提高其与培养细胞的兼容性[1][2].

机械强度

这些生物材料的机械性能各异，使其适应不同的用途。例如，细菌纤维素形成强韧且柔韧的薄膜，其刚度可调。加工技术和交联密度的变化使制造商能够微调其性能以满足特定产品需求[1][2].

另一方面，海藻酸盐水凝胶提供了一种更柔软的选择。虽然天然比细菌纤维素更柔韧，但其硬度可以通过精心的配方和加工来增强[1][2].

真菌菌丝体提供了一种海绵状、纤维状的结构，模仿肉类的质地。然而，要实现天然肌肉组织的弹性和抗拉强度，通常需要将菌丝体与其他生物材料结合或进行额外的工程处理[1][2].

基于藻类的支架也可以设计成多孔的、分层的结构，与动物组织非常相似。孔径在50到250微米之间，为肌肉细胞的渗透和组织形成创造了理想的环境[9][10].

降解特性

这些材料的降解速率非常适合培养肉生产所需的时间表。虽然机械性能可以在加工过程中进行调整，但其降解特性也可以根据组织生长进行定制。

细菌纤维素降解缓慢，提供长期支持，而海藻酸盐分解较快，可以根据不同的培养时间表进行控制[1][2]。

真菌菌丝体具有中等降解速率，可以根据其成分和加工技术进行调整。将其与其他材料结合或修改其结构可以进一步控制其分解[1][2]。

可扩展性

微生物和藻类衍生生物材料的最大优势之一是其可扩展性。例如，细菌纤维素可以通过使用低成本原料的发酵进行大规模生产，使其成为商业肉类生产的经济选择[1][2][6]。

藻酸盐受益于已经建立的制造基础设施，因为它在食品和制药行业中被广泛使用。这一现有供应链使其更容易整合到培养肉生产中[1][2][6]。

真菌菌丝体也显示出巨大的扩展潜力。它可以快速生长在农业副产品上，降低成本，并通过再利用废弃材料支持可持续性[1][2][6]。

鉴于支架材料约占总生产成本的5%，这些经济选择显著提高了培养肉的财务可行性。对于英国的研究人员和企业，像 Cellbase 这样的平台简化了对这些先进材料的获取。他们提供以英镑计价的透明定价，并将买家与专门从事微生物和藻类衍生支架的可信供应商连接起来，这些支架专为培养肉应用而定制。

生物材料比较表

选择合适的支架材料意味着要平衡多个因素以匹配您的生产目标。每种生物材料都有其自身的优缺点，这些优缺点会显著影响您的项目结果。

以下是一个表格，评估了七种生物材料在四个关键标准上的表现：生物相容性（细胞在其上生长的效果）、机械强度（其结构完整性）、降解特性（它们的分解方式及可食性）和可扩展性（适合大规模生产）。此比较为您的决策过程提供了清晰的概览。

生物材料 生物相容性 机械强度 降解特性 可扩展性
胶原蛋白 Excell优良 – 支持细胞的强粘附和生长 低–中等 – 通常需要交联以提高稳定性 天然可生物降解且可食用 有限 – 成本高且因动物来源引发伦理问题
明胶 Excell 优良 – 促进细胞的强附着 低 – 在体温下不稳定 可生物降解且安全食用 中等 – 易得但对温度敏感
海藻酸盐 良好 – 生物相容性好但缺乏天然细胞结合位点可调节 – 可以从软凝胶到更坚固的结构 可控降解；可食用且安全 高 – 丰富的海藻来源，供应链成熟
壳聚糖 良好 – 经过适当处理可支持细胞粘附 自身较低 – 通常与其他材料混合使用 可生物降解，但分解速度较慢 中等 – 来源于贝壳废料，但存在过敏原问题
植物来源蛋白
(大豆蛋白和组织化植物蛋白)		 高 – 受到细胞和消费者的良好接受 中等 – 可以通过添加剂如甘油或交联剂改善 安全分解并增加营养价值 高 – 成本效益高，在食品行业广泛接受
去细胞化植物叶片 高 – 提供天然的基质结构 可变 – 取决于植物类型和制备过程 可生物降解，具有纤维质地 高 – 价格实惠且可持续，但标准化可能较难
微生物/藻类衍生生物材料 良好 – 通常兼容，但可能需要表面改性 可变 – 可通过工程设计增强强度 通常安全；有些缺乏营养价值 高 – 可通过发酵过程进行规模化生产

此表格突出了支架选择中的权衡。例如，动物性材料如胶原蛋白和明胶在支持细胞生长方面表现出色，但在机械强度和可扩展性方面往往不足。与此同时，植物性选项提供了更平衡的性能，使其在商业应用中更具吸引力。另一方面，微生物和藻类衍生材料在长期应用中提供了可持续性和可扩展性的良好前景。 对于即时的商业需求，海藻酸盐和植物衍生蛋白尤为突出。海藻酸盐的可调节特性和已建立的供应链使其成为可靠且可扩展的选择。同样，植物衍生蛋白提供了符合消费者偏好的成本效益解决方案。研究还表明，结合材料可以增强其整体性能。例如，复合支架 - 如由2%壳聚糖和1%胶原蛋白按9:1比例制成的微载体 - 显著提高了各种细胞类型的细胞活力，包括兔平滑肌和牛干细胞[3]。

英国生产商可以通过Cellbase简化其材料采购，该公司专注于将生物材料与生产需求相匹配。此服务确保了研究和商业应用的简化采购流程，帮助生产商高效实现其目标。

结论

用于培养肉支架的生物材料领域正在以惊人的速度发展，为研究人员和生产商提供了七个不同的材料类别。每个类别都有其自身的优势，以满足不同的生产需求。这种动态进展正在为支架技术的进一步突破铺平道路。

最近的发展反映出行业向创建可持续、无动物和可食用支架的明确转变。这些材料旨在满足技术要求和消费者期望，表明在功能性与市场吸引力之间的平衡越来越受到重视。

选择合适的生物材料在确保商业可行性方面起着关键作用。支架的性能必须优化，以实现大规模生产所需的机械强度、质地和可扩展性。研究表明，混合材料——如将壳聚糖与胶原蛋白结合——可以显著提高支架性能[3]。对于英国的生产商来说，生物材料的选择尤为重要，因为它必须符合监管要求和消费者需求。植物性蛋白和海藻酸盐作为强有力的选择脱颖而出，提供了性能、成本效益和可扩展性的平衡，同时也符合英国对可持续食品解决方案的偏好。

然而，实现技术卓越仅仅是挑战的一部分。可靠且高效的材料采购同样至关重要。 Cellbase 通过将英国生产商与经过验证的供应商连接起来，提供以英镑（£）为单位的透明定价，并确保符合当地标准，来满足这一需求。这个量身定制的B2B市场帮助研究团队和生产经理通过采购符合最新技术进步的生物材料保持领先。

随着培养肉行业的持续增长，能够蓬勃发展的生物材料将是那些能够无缝结合细胞兼容性、制造实用性和消费者吸引力的材料。在这个领域取得成功将取决于不仅满足技术和经济需求，还符合不断变化的消费者价值观的材料。这些见解建立在之前讨论的详细材料分析之上，强调了今天做出明智生物材料选择以在未来获得竞争优势的重要性。

常见问题

植物蛋白与传统动物来源的材料如胶原蛋白在培养肉生产中的支架材料相比如何？

植物蛋白如大豆和豌豆蛋白作为支架材料正受到关注，因为它们的可获得性、较低的成本和环保特性。它们还具有生物相容性和可调节特性的额外优势。然而，在机械强度和结构稳定性方面，它们有时不如动物来源的材料如胶原蛋白，后者与动物组织中的细胞外基质非常相似。

也就是说，加工方法的进步以及将植物蛋白与其他生物材料结合正在缩小这一差距。这些发展使植物基蛋白成为用于培养肉生产的有力竞争者。最终，使用植物基或动物衍生材料的决定取决于应用的具体需求，包括最终产品所需的质地和结构。

在培养肉支架中使用微生物和藻类衍生生物材料的伦理和环境优势是什么？

微生物和藻类衍生生物材料在创建培养肉支架方面带来了多种好处。首先，与动物基材料相比，它们对地球更友好。生产这些生物材料通常使用更少的土地、水和能源，这意味着培养肉生产的整体环境足迹更小。

除此之外，这些材料在道德方面也符合要求。通过依赖微生物和藻类而不是动物衍生产品，它们减少了对动物的依赖，与无虐待原则很好地契合。这使得它们成为支持可持续和道德食品创新的强有力选择。

生产商可以采取哪些步骤来确保去细胞化植物叶片在大规模培养肉生产中具有可扩展性和成本效益？

生产商可以通过改进生产方法和明智地采购材料来使去细胞化植物叶片更具可扩展性和经济性。选择丰富、价格实惠且适合细胞附着的植物叶片是关键步骤。同时，简化去细胞化过程以降低成本——在不牺牲效果的情况下——可以使大规模应用更加可行。

与专业供应商合作，例如通过Cellbase提供的供应商，可以获得优质的支架材料和针对培养肉生产的专家指导。这些合作伙伴关系有助于确保材料符合行业要求，同时在扩大运营时保持预算友好。

相关文章

Author David Bell

About the Author

David Bell is the founder of Cultigen Group (parent of Cellbase) and contributing author on all the latest news. With over 25 years in business, founding & exiting several technology startups, he started Cultigen Group in anticipation of the coming regulatory approvals needed for this industry to blossom.

David has been a vegan since 2012 and so finds the space fascinating and fitting to be involved in... "It's exciting to envisage a future in which anyone can eat meat, whilst maintaining the morals around animal cruelty which first shifted my focus all those years ago"

洞察 & 新闻

查看全部
  • Reducing Scaffold Costs in Cultivated Meat

    Reducing Scaffold Costs in Cultivated Meat

    Scaffold costs are one of the biggest obstacles to making cultivated meat affordable. Currently, scaffolds often account for a large portion of production costs, with cultivated meat priced at around...

  • Predictive Modelling for Bioprocess Troubleshooting

    生物工艺故障排除的预测建模

    预测建模正在通过在问题升级之前识别过程问题来改变培养肉的生产。通过分析历史和实时数据，这些模型帮助操作员在细胞生长、分化和成熟等关键阶段保持最佳条件。这种主动的方法减少了失败，提高了产量，并确保了产品质量的一致性。 关键要点： 容易出现问题的阶段：营养耗尽、氧气短缺和剪切应力是常见风险。 模型类型：机械模型、数据驱动模型和混合模型提供了针对故障排除的定制解决方案。 好处：早期故障检测、精确的根本原因分析和持续的过程优化。 数据需求：来自在线传感器和离线检测的高质量、多样化数据集至关重要。 技术：像PCA、PLS和数字孪生这样的工具可以增强预测和过程控制。 预测建模是一种数据驱动的解决方案，用于解决培养肉生产中的挑战，提供更好的一致性和运营效率。 培养肉生物过程故障排除的预测建模框架 200: 掌握质量设计：从产品失败到生物制品CMC商业成功 预测建模的数据要求 创建准确的预测模型取决于在生物过程中收集的数据的质量和范围。没有详细的数据集，模型无法预测故障或提高性能。必须捕捉生物反应器内的物理条件和细胞的生物行为。这个基础对于有效准备数据和应用建模技术至关重要。 培养肉类生物加工中的数据来源 预测模型依赖于两个主要数据来源：在线传感器和离线检测。 在线传感器持续监测实时参数，如pH值、溶解氧（DO）、温度和压力。一些先进的平台，如Sartorius ambr系统，甚至使用拉曼光谱法来跟踪葡萄糖水平、活细胞密度和代谢物[2][3]。这些传感器提供高频数据，捕捉生物反应器内发生的微小变化。 另一方面，离线检测在特定时间间隔提供精确测量。技术如HPLC或ELISA用于评估代谢物浓度（e.g，乳酸和氨）、细胞活力和产品滴度。虽然这些需要手动采样和实验室工作，但它们提供的精确度是在线传感器可能无法始终实现的[2][3]。元数据，如进料策略和设定点，有助于解释传感器数据。例如，将拉曼光谱数据与进料曲线结合，可以让多变量模型预测关键质量属性，如最终滴定度。这使得模型预测控制系统能够实时调整生物过程参数[2][3]。这种方法增强了模型解决问题和优化性能的能力。 一旦数据被收集，就必须仔细处理以确保其能够做出可靠的预测。 数据预处理技术 原始生物反应器数据很少能直接用于预测建模。在准备过程中需要几个预处理步骤： 归一化确保变量被缩放到可比较的范围。例如，它可以防止像细胞密度（通常具有较大值）这样的参数掩盖像pH值这样的小规模变量。此步骤对于偏最小二乘法（PLS）等算法尤为重要[3]。 异常值检测识别并去除由传感器噪声、采样错误或临时干扰引起的异常。通常使用统计阈值或基于PLS的方法来排除这些异常值，防止它们影响预测[3]。 插补填补缺失的数据点。像回归插补（IBR）这样的技术利用参数之间的相关性——例如葡萄糖和乳酸水平——来估计空缺。如果缺少DO数据，模型可以根据pH值和葡萄糖之间的关系预测它，从而保持数据集在实时预测中的可靠性[3]. 时间对齐同步可能不自然匹配的数据流。例如，连续的pH值读数需要与特定间隔进行的代谢物检测结果对齐。使用动态时间规整或线性插值等方法来确保正确对齐[3]. 管理生物变异性 生物变异性是培养肉生产中最大的挑战之一。细胞系的差异、遗传漂移以及对营养短缺的不同反应导致批次之间的生长速率和代谢物谱不一致[2][4][6]。这种变异性会显著影响预测的准确性。例如，如果模型未设计为考虑细胞系或生产规模之间的差异，活细胞密度的预测可能会大相径庭。 为了解决这个问题，生产者应收集多样化的历史数据集，涵盖多个细胞系、培养基成分和生物反应器规模。多变量统计过程控制（MSPC）可以通过将变异性分解为系统性和随机成分来帮助模型区分正常波动和实际问题[3][4][6]。 另一个有效的解决方案是使用混合模型。这些模型结合了机械知识——如细胞生长的Monod动力学——与数据驱动的方法。这种混合方法使模型能够捕捉到可预测的生物过程和纯粹机械模型可能遗漏的不可预测变化[3][4][6]。此外，采用具有明确、无动物成分配方的无血清培养基有助于标准化营养成分。这减少了变异性，从而产生更一致的数据和更可靠的预测模型[1]。 生物过程故障排除的建模技术...

  • Cost Analysis: Scaling Cell Lines for Bioreactor Cultivation

    成本分析：细胞系扩增用于生物反应器培养

    用于培养肉生产的细胞系扩展取决于选择合适的生物反应器系统。由于资本投资、运营费用和可扩展性的差异，搅拌罐、波动和固定床生物反应器的成本差异显著。以下是您需要了解的内容： 搅拌罐生物反应器：适合大规模生产悬浮细胞系。前期成本高（£20,000到数十万英镑），但可扩展性已被证明（高达25,000升）。连续灌流方法可将每克成本降低45%。 波动生物反应器：经济实惠的起点（初始成本比搅拌罐系统低50-66%）。适合小到中等规模，但超过1,000升时有限制。消耗品成本（e.g., 每个一次性袋子£500–£5,000）增加了长期费用。 固定床生物反应器：适用于贴壁细胞，在大规模生产中提供最低的每剂成本（800升时每剂£6,800）。初始投资高，但在降低下游处理成本方面效率高。 快速比较 生物反应器类型 资本成本 单位成本 可扩展性 最佳用途 限制 搅拌罐 £20,000+ £122/g 高达25,000升 大规模悬浮细胞 高初始和运营成本 波浪式 £13,000–£330,000 £67–£153/g 高达1,000升 试点规模，灵活设置 高耗材成本，规模有限 固定床 更高的前期成本 £6,800/剂 较小的单元，高密度 贴壁细胞，成本效益长时间的工艺流程，高昂的初始费用 关键要点：搅拌罐系统在大规模生产中占主导地位，而波动式生物反应器则是早期阶段工作的理想选择。固定床系统在贴壁细胞系的成本效率方面表现出色。选择取决于生产规模、细胞系特性和预算限制。...

  • Scaffold Biocompatibility: Testing Protocols

    支架生物相容性：测试协议

    支架生物相容性 对于培养肉生产至关重要。支架必须支持细胞粘附、生长和分化，同时安全可食用。它们应降解为无害的副产品，不留下不可食用的残留物。监管标准要求符合 ISO 10993 医疗器械协议 和 英国/欧盟食品安全法。以下是您需要了解的内容： 关键测试领域： 细胞毒性：材料必须显示超过 70% 的细胞活力（ISO 10993-5）。 降解性：支架必须安全降解为可食用的成分。 机械性能：刚度、孔隙率和耐久性对于细胞生长至关重要。 材料类别： 天然聚合物（e.g，海藻酸盐、大豆蛋白）：由于已建立的食品用途，较容易获得监管批准。 合成聚合物：根据新型食品法规需要详细的安全数据。 去细胞化ECM：动物来源的支架需要对过敏原和病原体进行彻底测试。 监管重点： 支架必须符合ISO 10993标准，符合新型食品评估，并确保对人类食用的安全性。测试包括细胞毒性、过敏性和降解产物分析。 实际应用： 开发者应将生物相容性数据与机械和结构指标结合，以优化支架性能。像Cellbase这样的平台有助于将经过验证的支架与生产需求相匹配。 本文提供了关于培养肉生产中支架的测试协议、监管要求和材料选择的详细指南。支架生物相容性的监管标准 适用的测试标准 监管标准已建立明确的测试协议，以确保用于培养肉生产的支架的安全性和生物相容性。这些支架必须符合 ISO 10993 医疗器械标准和食品安全法规的要求[6][3][4]。这种双重要求的产生是因为支架不仅作为生物材料支持细胞生长，还需要作为最终产品的一部分安全食用。 ISO...

  • Selecting Sensors for Cultivated Meat Bioreactors

    选择用于培养肉类生物反应器的传感器

    在生产培养肉时，维持精确的生物反应器条件至关重要。传感器监测关键参数，如温度（37°C）、pH值（6.8–7.4）、溶解氧（30–60%）、CO₂（<10%）、葡萄糖、生物量和代谢物，以确保细胞健康和产品质量。传感器性能不佳可能导致批次浪费、质地不一致和产量降低。 您需要了解以下内容： 温度和pH传感器：电阻温度检测器（RTD）和玻璃或ISFET pH传感器在维持严格公差方面可靠。 溶解气体：光学传感器适用于一次性系统中的氧气和CO₂，而电化学传感器耐用但需要维护。 营养物和生物量：酶生物传感器或光谱方法可跟踪葡萄糖、乳酸和氨。电容传感器实时测量活细胞密度。 生物反应器兼容性：搅拌罐、波动系统和灌流设置需要根据规模、无菌性和监测需求量身定制的传感器解决方案。 关键要点：根据精度、灭菌兼容性和生物反应器类型选择传感器。像Cellbase这样的平台通过为培养肉行业提供精选选项来简化采购。 传感器能否降低与培养肉相关的成本？ 培养肉生物反应器中需要监测的关键参数 在培养肉生产中，七个关键变量在生物过程中的作用至关重要：温度、氧气、二氧化碳、pH值、葡萄糖、生物量和代谢物 [4]。这些因素中的每一个都直接影响细胞健康、增长和最终产品的质量。自动化系统旨在响应任何偏差，实时调整条件以维持细胞培养的理想环境。让我们深入了解细节，从温度和pH值开始。 温度和pH值 温度和pH值是细胞培养的基石，因为它们直接影响酶活性、膜稳定性和细胞周期进程。对于大多数用于培养肉类的哺乳动物细胞——如牛、猪和禽类细胞系——温度通常维持在约37°C，公差范围为±0.1–0.3°C [4][5]。即使是超出此范围的微小波动也会严重影响细胞的存活率和生长速度。 pH值是另一个关键因素，通常控制在6.8到7.4之间 [4][5]。在制药级工艺中，pH容差更窄 - ±0.05–0.1单位 - 以确保在较长时间内细胞的最佳存活率和生产力[2][4][5]。在高密度培养中，保持如此精确的控制尤为重要。 pH不是一个孤立的参数；它与其他变量相互作用。例如，溶解的CO₂形成碳酸，从而降低pH，而乳酸积累也会使pH下降。相反，氨的积累会使pH上升[4][5]。为了管理这些波动，策略通常结合通过优化曝气去除CO₂、添加碱如碳酸氢钠，以及定制的饲养方案以最小化乳酸和氨的形成[4][5]。温度进一步使问题复杂化，因为它影响气体溶解度。例如，较高的温度会降低氧气溶解度，使得在37°C时溶解氧的控制更加具有挑战性。这强调了精确传感器放置的重要性[4]. 溶解氧和二氧化碳 溶解氧（DO）对于细胞代谢和有氧呼吸至关重要。大多数动物细胞培养将DO维持在空气饱和度的30–60%，尽管确切的范围取决于细胞系，并在工艺开发过程中进行微调[4][5]。低于20%的水平可能导致缺氧并停止生长，而接近100%的水平可能导致氧化应激[4][5]。溶解CO₂（dCO₂）水平通常保持在气相中的5–10%以下，以防止细胞内酸化[4]。生物反应器的设计在管理溶解氧和溶解CO₂方面起着重要作用。例如，搅拌罐反应器比波动系统提供更好的氧气传递和气体混合，允许在更大规模上进行更严格的控制。另一方面，波动生物反应器在高填充体积时常常面临CO₂积聚的挑战[3][6]。灌流生物反应器在高细胞密度下运行，由于其高氧气消耗和CO₂产生，要求精细的控制。通常使用多气体入口、微泡曝气或膜曝气等技术[3][4][5]。DO通常使用以下三种传感器类型之一进行监测：电化学、光学或顺磁性[5]。电化学传感器成本效益高，但会消耗氧气并可能随时间漂移。光学传感器依赖于氧敏染料，不消耗氧气，非常适合一次性生物反应器，长期稳定性更好[2][5]。 对于CO₂，监测选项包括Severinghaus型电化学传感器、光学dCO₂传感器或间接方法，如废气分析和pH相关性[4][5]。光学dCO₂传感器与一次性生物反应器兼容，允许在线操作，但往往更昂贵且操作范围较窄[4][5]。营养水平和生物量 葡萄糖、乳酸和氨等营养物质的特征提供了关于细胞生长和压力水平的宝贵见解。监测这些指标有助于确定细胞是否处于生长阶段、经历营养限制或处于压力状态，从而进行及时调整，如喂养或培养基更换[4][5]。这些分析物可以通过在线、旁线或离线方法进行跟踪，先进的系统采用红外光谱同时监测多个变量[4]。 葡萄糖的常见策略是将水平维持在目标范围内，例如1–4 g L⁻¹，通过在水平下降时启动或调整进料速率[4][5]。乳酸水平通过减少葡萄糖浓度或在检测到积累时改变喂养模式来控制。对于氨水，特别是在较高pH值下有毒，当超过阈值时，实施部分培养基交换或增加灌流速率[4][5]。 使用电容（介电常数）传感器、光密度探头、成像系统或自动细胞计数器等工具监测生物量和活细胞密度...

  • Process Monitoring in 3D-Printed Scaffold Fabrication

    3D打印支架制造中的过程监控

    3D打印支架是培养肉生产的基础。 这些结构为细胞生长成肌肉和脂肪组织提供了框架，模仿了传统肉类的质地。然而，即使是支架制造中的小缺陷——如不均匀的层或空隙——也可能影响其强度和功能。 以下是您需要了解的内容： 像PLA和PCL这样的材料 因其食品级质量和可定制的特性而被广泛使用。 打印参数很重要。 喷嘴温度、打印速度和材料进料率直接影响支架质量。 实时监控（e.g., 温度和压力传感器）和打印后检查（e.g., 微CT扫描）确保支架符合严格标准。 可追溯性和文档记录 对于合规性至关重要，将每个支架与其原材料和制造数据连接起来。 自动化和人工智能工具 通过在生产过程中动态调整参数来提高一致性。 本文提供了每个阶段的过程监控详细指南 - 材料准备、打印机设置、过程控制和打印后评估。还强调了像OCT和机器学习这样的工具如何提高支架的可靠性。 关键要点： 一致的监控和文档记录对于生产符合安全和性能标准的高质量支架是不可或缺的。3D细胞培养自报告支架 | 协议预览 材料准备和质量控制 用于培养肉类生产的支架质量在很大程度上依赖于原材料的精确准备和控制。无论是处理像PCL和PLA这样的食品级聚合物、生物墨水，还是复合混合物，这些材料都必须符合精确的规格，以确保它们在打印过程中表现一致。如果没有仔细的准备和严格的质量控制，即使是最先进的3D打印机也难以生产出符合工艺机械、生物和结构要求的支架。 原料组成和特性 每批原料都必须经过彻底检查，以确保其在打印和细胞培养过程中表现如预期。该过程的一个关键部分是流变学特性表征。对于生物墨水和聚合物熔体等材料，了解它们在喷嘴剪切力下的流动行为至关重要。振幅和频率扫描等技术有助于定义线性粘弹性范围，并确认材料在挤出后保持其形状。流动曲线揭示了剪切变稀行为，这对于支架材料是理想的——在喷嘴压力下变稀，但在沉积后迅速恢复粘度，确保形成干净的线条和牢固的层粘附。 在实际打印温度下进行流变学测试至关重要（e.g，例如PLA为200°C），以建立可接受的参数，如粘度、屈服应力和模量值。任何超出这些阈值的批次都应被拒绝或重新配方，因为即使是轻微的粘度变化也会显著影响丝径、孔隙几何形状和机械性能，如杨氏模量。对于复合系统，固体含量和粒度分布同样重要。例如，在用羟基磷灰石增强PCL以改善机械性能时，陶瓷颗粒必须大小均匀且分散良好。激光衍射或显微镜等工具可以评估粒度分布，并设定上限以防止喷嘴堵塞。关于PCL/羟基磷灰石支架的研究表明，材料成分、温度和打印速度的变化可以显著改变线条宽度和孔隙几何形状，从而影响机械强度和细胞相容性[1]。即使是微小的缺陷，如空隙或不均匀的线条，也会显著降低压缩模量[1]。 水分含量是另一个常见问题。像PLA这样的吸湿性聚合物容易吸收水分，在加热时导致水解降解。这导致了较低的粘度、气泡形成和支架的弱化[2]。为减轻这种情况，材料应预先干燥，存放在带有干燥剂的密封容器中，并使用可靠的方法如卡尔费休滴定法进行监测。设定严格的湿度阈值是至关重要的。 对于培养肉的应用，灭菌和生物相容性是不可妥协的。支架必须无微生物污染和内毒素，以支持哺乳动物细胞的生长。灭菌方法——如伽马辐射、紫外线照射、过滤或高压灭菌（如果聚合物允许）——应经过验证，并定期进行内毒素检测。在英国和欧洲，遵循ISO 10993生物相容性标准是一个明智的做法，即使在早期研究阶段也是如此。所有测试方法、批次详情和结果都应在集中数字系统中详细记录。支架不仅必须促进细胞生长，还必须符合食品安全标准。 内部检查清单可以及早发现问题。这可能包括对变色或颗粒的目视检查、生物墨水的pH值测量，以及使用手持流变仪进行快速粘度测试。打印网格或简单晶格等基准几何形状也可以揭示线条均匀性或层粘附性的问题。为这些测试建立明确的通过/失败标准，并保持记录以随时间监测材料质量趋势。...

  • Analysing Surface Functionalization for Cultivated Meat

    分析培养肉的表面功能化

    表面功能化是培养肉生产中的关键过程，专注于修改支架表面以改善细胞的附着、生长和发育成组织。通过定制表面特性如化学性质、电荷和纹理，生产者可以增强细胞的粘附、排列和分化——这些是创建结构化肉类产品的关键步骤。这种方法支持开发更厚、更有结构的切块，具有更好的质地，同时满足食品安全要求。 关键点包括： 定义：表面功能化在不改变支架核心材料特性的情况下修改其表面。 重要性：改善的细胞附着和生长可带来更好的产量、质地和可扩展性。 方法：使用等离子处理、蛋白质涂层和肽接枝等技术。 分析工具：SEM、AFM、XPS和生物测定等方法验证了改造的有效性。 挑战：在确保食品安全和成本效益的同时，将这些方法扩展到商业生产。 表面功能化正在塑造培养肉行业，帮助生产商优化生产流程、降低成本，并提供符合消费者期望的高质量产品。 David Kaplan博士：使用组织工程培育培养肉 评估表面功能化的分析方法 在修改支架表面后，研究人员需要确认这些变化是有效的，并能产生预期的生物学结果。这个过程涉及物理、化学和生物技术的混合，每种技术都提供了独特的见解，了解这些改性如何影响培养肉生产中的细胞行为。 主要目标是验证功能基团、涂层或表面纹理的存在；评估这些改性在培养条件下的均匀性和稳定性；并将表面特征与可测量的结果联系起来，如细胞附着、扩散和分化。使用强大的分析方法还可以让研究人员比较不同的支架材料和处理方法，简化可扩展的食品级产品的开发。 对于英国的培养肉开发者，将这些技术纳入支架开发可以减少试错，加速从实验室原型到市场就绪产品的过渡。工具如 Cellbase 可以通过将研究人员与提供定制分析服务、参考材料和设备的供应商连接起来，协助满足培养肉生产的特定需求。以下是用于评估这些修改的关键方法。 表面表征技术 物理表征方法有助于揭示支架的地形、结构和微观及纳米尺度的机械性能，这对于塑造细胞与表面相互作用的方式至关重要。 扫描电子显微镜 (SEM)是一种广泛使用的技术，用于可视化支架结构。它提供孔结构、纤维直径和表面粗糙度的高分辨率图像，有助于确定支架是否支持营养扩散和肌肉纤维对齐。对于培养肉应用，扫描电子显微镜（SEM）需要仔细的样品准备，包括干燥和涂层技术，以保持支架的结构。研究人员使用放大倍率来捕捉整体孔隙网络和更精细的表面细节，提供支架地形的全面视图。 原子力显微镜（AFM）通过在支架上扫描细探针来测量纳米级表面特征和刚度。与SEM不同，AFM可以在液体或水合条件下操作，更好地模拟细胞在生物反应器中经历的环境。通过使用力-距离曲线等方法，研究人员可以收集粗糙度和弹性模量的数据——这些是肌肉和脂肪细胞培养的关键因素。例如，肌肉细胞对刚度信号有反应，弹性模量在10–100 kPa之间促进肌肉分化。AFM提供了用于微调支架机械和化学特性以适应培养肉生产的基本数据。接触角测量 通过在支架上放置一滴水或细胞培养基并测量液固界面形成的角度来评估表面润湿性。较低的接触角表示亲水表面，而较高的角度则表明疏水性。功能化处理后的接触角变化表明表面化学性质是否已成功改变。例如，等离子体处理或添加亲水基团通常会降低接触角，从而改善蛋白质吸附和细胞附着。这些测量通常在平坦的支架样品如薄膜或片材上进行。 这些技术共同帮助研究人员确认功能化已实现所需的物理和机械变化，同时不损害支架的结构完整性。这对于植物基聚合物、水凝胶和可食用纤维等材料尤为重要，因为保持与食品相关的加工和结构稳定性至关重要。 化学分析方法 虽然物理方法侧重于结构和地形，化学分析则确认预期的功能基团、涂层或生物活性分子是否存在并在时间上保持稳定。 X射线光电子能谱（XPS）用于检查支架表面的元素组成和化学状态。通过检测在X射线照射下发射的光电子，XPS可以验证功能基团如胺基、羧基或接枝肽的成功引入。对于培养肉支架，这项技术确保功能化策略是食品安全的，在生物反应器条件下稳定，并支持蛋白质吸附以增强细胞粘附。例如，如果支架经过处理以引入胺基，XPS可以确认氮的存在及其预期浓度和化学状态。 傅里叶变换红外光谱（FTIR）通过检测特定的吸收带来识别体积和近表面功能基团，因为红外光与支架相互作用。该技术作为分子指纹，确认聚合物、交联剂和生物活性化合物的存在，同时监测灭菌或培养后的化学变化。例如，如果支架涂有蛋白质或肽，FTIR可以检测指示成功涂层的酰胺带。它还可以揭示灭菌方法如高压灭菌或伽马辐照是否改变或降解了功能基团。XPS和FTIR共同提供互补的见解：XPS专注于细胞初始接触的最外层表面，而FTIR则提供支架整体化学成分的更广泛视角。这种组合对于优化功能化协议特别有用，确保表面改性足够密集并在细胞培养过程中保持稳定。 一个典型的工作流程可能从FTIR和XPS的化学确认开始，然后是SEM和AFM的结构验证。接触角测量可以用于评估润湿性变化。这种综合方法使研究人员能够在小规模上测试多种配方，然后将有前途的候选者推进到更耗资源的生物学测定中。一旦验证了支架的物理和化学性质，生物学测定将验证其对细胞性能的功能影响。细胞相容性的生物测定 虽然物理和化学分析提供了有价值的数据，但生物测定最终决定了细胞对功能化支架的反应。这些测试测量细胞的附着、活力、增殖和分化，将支架特性与组织发育联系起来。...

  • Mechanical Properties of Edible Scaffolds: Key Metrics

    可食用支架的机械性能：关键指标

    可食用支架对于培养肉的生产至关重要，它们塑造组织生长并影响最终产品的质地。其机械性能——如刚度、孔隙率和降解速率——在培养和烹饪过程中影响细胞行为、营养流动和结构完整性。本文分解了有效评估可食用支架所需的关键指标： 抗压强度：支持细胞生长并防止坍塌。理想模量：10–100 kPa。 拉伸性能：模拟肌肉质地；像玉米醇溶蛋白和明胶这样的材料可以提高弹性。 孔隙率：确保营养流动和废物清除。最佳孔径：50–200 µm。 降解速率：支架寿命应与培养时间一致，通常为2–4周。 防水性：控制膨胀并确保在水环境中的稳定性。 采购团队应优先考虑详细的测试数据，如杨氏模量、降解曲线和生物相容性指标。像 Cellbase 这样的平台通过将生产商与提供经过验证材料和透明文档的供应商连接起来，简化了采购过程。选择合适的支架可确保一致的质量并支持可扩展的生产。 弹簧如何帮助我们再生 | 生物材料的刚度 评估可食用支架的关键机械性能 在评估可食用支架时，必须测量影响细胞生长和最终产品整体性能的特定机械性能。抗压强度和模量 压缩测试评估支架在变形前能承受多少负载。这对于支持细胞增殖和分化至关重要。10–100 kPa范围内的压缩模量与天然肌肉组织非常接近，确保支架在成熟过程中保持其结构，同时促进有序的肌肉纤维生长[2]。 如果支架太软，可能会在生长细胞的重量下坍塌，破坏组织形成。另一方面，过度的刚性会阻碍自然的细胞运动和分化。这种平衡也影响支架在切片和烹饪过程中的表现[2]。 为了增强机械强度和韧性，通常采用加固技术。例如，使用与4%胶原蛋白和30 U/g转谷氨酰胺酶交联的对齐多孔支架，通过冰模板定向冷冻干燥创建，提供了改进的稳健性[3]。额外的材料，如纳米纤维素和基于蛋白质的交联剂，可以进一步提高刚度、韧性和凝聚力[2]。 虽然压缩性能至关重要，但拉伸强度和弹性对于复制天然肌肉的质地同样重要。 拉伸强度和弹性 拉伸性能衡量支架抵抗拉伸的能力，这直接影响其质地和口感[2]。为了让可食用支架提供真实的培养肉体验，它们必须模仿这些特性。添加玉米醇溶蛋白可以提高弹性，而明胶提供有助于细胞附着的生物活性基序。然而，仅靠明胶可能缺乏稳定性。将明胶与琼脂按4:1的比例结合，提供更平衡的解决方案，提供刚度、稳定性和增强的细胞附着力[3]。 除了强度和弹性，孔隙率在促进营养扩散和细胞迁移方面起着关键作用。 孔隙率和孔径分布 孔隙率决定了营养物质、氧气和废物通过支架扩散的有效性。50–200 µm的孔径是维持细胞在有效氧气质量传递限制内的理想选择[2][4]。 互连的孔隙对于实现细胞迁移和营养流动至关重要。孔隙过小会限制运动，而大于200 µm的孔隙则有助于质量传递和渗透[2][4]。...