在生命科學研究中，三維細胞培養早已成為突破傳統 2D 培養局限的關鍵技術 —— 傳統平面培養下，細胞易出現 “去分化"，失去來源組織的生理特征，而三維培養能更貼近體內微環境，為腫瘤研究、干細胞分化、組織工程構建等領域提供更可靠的實驗模型。其中，模擬微重力培養技術憑借低剪切力、高物質傳輸效率的優勢，成為三維培養領域的主流方向，這一技術的發展主要依托美國 RCCS 系列與賽吉生物 SARC 系列兩大產品體系，其核心原理與性能差異，可通過 RCCS 與 SARC 旋轉動態 3D 培養系統的核心數據清晰呈現。

模擬微重力培養技術的核心理論源于 “重力矢量疊加技術"：通過水平軸旋轉，使細胞持續處于重力方向動態變化的環境中，因無法對快速變化的重力信號作出響應，從而產生類似太空微重力（10?3g）的生物學效應。這一原理最早由 NASA 在 1990 年基于 Kleis 等人的生物反應器改進而來，形成旋轉壁容器生物反應器（RWVB）。后續衍生出的美國 RCCS 系列（由 SYNTHECON 公司生產）與賽吉生物 SARC 系列（Single Axis Rotary Culture，單軸旋轉培養），均遵循這一核心邏輯，但在本土化適配、功能設計上存在顯著差異 — 賽吉生物 SARC 系列名稱中的 “Single Axis" 明確其單軸旋轉本質，糾正了此前可能存在的 “雙軸旋轉" 認知偏差，更貼合國內實驗室對多通道平行實驗、成本控制、操作便捷性的實際需求，相關技術細節可通過蘇州賽吉生物網站獲取完整技術白書。

二、賽吉生物 SARC 系列，本土化創新的技術細節與實踐應用

1. 系統構成與核心技術突破，SARC 系列并非單一設備，而是一套完整的 “動態三維培養體系"，由控制器、驅動機構及三類專用反應容器（SG-RWV 旋轉壁容器、SG-NSV 零剪切力容器、SG-PRV 灌流容器）組成，其核心突破集中在三個方面：

一是無氣泡低剪切力環境構建：所有反應容器均需 100% 充滿培養液，通過頂部專用排氣閥排除氣泡，配合等截面氣體交換膜，使剪切力比傳統生物反應器降低 90% 以上 —— 這一設計對神經干細胞、肝細胞等脆弱細胞尤為關鍵，能實現高密度培養（最高達 1011 cells/ml），細胞存活率穩定在 97% 以上，解決了傳統動態培養中氣泡導致的細胞機械損傷問題。

二是微重力效應的量化與自動化控制：不同于傳統設備需手動計算轉速與微重力的對應關系，SARC 系列支持 “微重力水平直接設置"，科研人員可直接輸入 10?3g 等目標值，系統自動匹配 1-120RPM 的轉速（調節精度 ±0.2RPM），同時實時顯示剪切力數值及變化曲線 —— 這一功能讓類器官構建、腫瘤 spheroid 培養中的微環境調控更精準，避免了因手動設置誤差導致的實驗重復性問題，具體操作演示可在蘇州賽吉生物網站，觀看配套視頻教程。

三是主動氣體交換與物質傳輸優化：彩頁明確提到，SARC 系列反應容器（如 SG-RWV 250ml 型號）采用主動氣體交換模式，膜面積最大達 28.5cm2，配合水平旋轉產生的徑向、軸向二次流，大幅提升營養物質傳輸效率，降低乳酸等代謝廢物積累 —— 這對長期培養（如數周的干細胞多能性維持實驗）至關重要，能避免靜態培養中細胞團塊核心壞死的問題。

2. 主要產品型號與場景適配，SARC 系列分為通用型（SARC-G 系列）與連續灌流型（SARC-P 系列），兩類產品針對不同科研需求設計，覆蓋從基礎細胞實驗到復雜組織工程的全場景：

2.1 SARC-G 系列：多通道通用型，適配平行實驗需求（SARC-G Series: Multi-Channel General Type, Adapting to Parallel Experiment Needs），SARC-G 系列包括 G12（2 通道）、G24（4 通道 / 8 通道）等型號，核心優勢在于 “異步多通道控制"—— 每 2 個通道可作為一組獨立單元，設置不同的轉速、微重力水平，這對藥物濃度梯度篩選、多細胞類型共培養（如腫瘤細胞與內皮細胞）尤為實用。例如，SARC-G24 八通道型號可同時測試 8 種藥物濃度對腫瘤 spheroid 的抑制效果，無需多臺設備并行，實驗效率提升 50% 以上。在操作與數據管理上，該系列配備 7 寸彩色觸摸顯示屏，除實時顯示轉速、剪切力、微重力水平外，還支持實驗數據存儲與導出（可通過 USB 或上傳至蘇州賽吉生物網站云端），并內置 1 個管理賬戶與 4 個普通賬戶，符合 GMP/GLP 法規對數據追溯的要求 —— 這對需要嚴格合規的藥物代謝與毒性測試實驗至關重要。

環境適配性方面，SARC-G 系列主機可直接放入 CO?培養箱，連續運行 30 天以上，運行噪音≤40dB（1 米處測量）；采用低功率電機配合齒輪減速器設計，發熱遠低于傳統多通道設備，避免破壞培養箱內溫度平衡，這對干細胞分化等對溫度敏感的實驗尤為友好。

2.2 SARC-P 系列：連續灌流型，突破長期培養瓶頸（SARC-P Series: Continuous Perfusion Type, Breaking the Bottleneck of Long-Term Culture），SARC-P 系列（P11 單通道、P12 雙通道）針對長期、高密度培養設計，配套 SG-PRV 灌流容器（25ml/50ml/100ml，單室 / 雙室可選），核心功能是 “動態灌流更新培養液"—— 最大灌流速度達 100ml/min，可自動清除代謝廢物，支持數周的工程化組織構建（如軟骨、肝組織），解決了傳統靜態培養中需頻繁換液導致的細胞擾動問題。

該系列的雙室 SG-PRV 容器還支持 “間接共培養"：兩室之間通過半透膜分隔，細胞不直接接觸，但可通過可溶性因子（如細胞因子、外泌體）相互作用，模擬體內細胞間旁分泌信號傳導 —— 這一設計在免疫細胞與腫瘤細胞相互作用研究、肝 - 腎共培養藥物代謝模型中應用廣泛。此外，SARC-P 系列的反應容器可高溫滅菌重復使用，僅需更換一次性氣體交換膜，單次實驗耗材成本比一次性容器降低 60%，對需要大量重復實驗的微生物與病毒培養（如病毒擴增、耐藥性測試）而言，能顯著控制長期科研成本。

3. 典型應用場景的技術優勢（Technical Advantages in Typical Application Scenarios），SARC 系列在多個核心科研領域展現出傳統設備難以替代的優勢，這些優勢均基于其核心技術設計，且有明確的實驗數據，在腫瘤研究中，SARC 系列的低剪切力環境能促進腫瘤細胞形成規則的腫瘤 spheroid（直徑可達 500μm 以上），模擬體內腫瘤的異質性結構 —— 與傳統懸滴法相比，SARC 培養的腫瘤 spheroid 存活率提升，藥物穿透實驗的結果與體內模型相關性提高，更適合評估藥物對腫瘤的抑制效果及耐藥機制。

在干細胞研究中，模擬微重力環境能顯著維持干細胞多能性：神經干細胞在 SARC 系統中培養 后，多能性標志物（如 Nestin）表達量比 2D 培養高 2.5 倍，分化為功能性神經元的比例提升 40%，且形成的突觸連接更穩定 —— 這為神經組織工程（如脊髓損傷修復研究）提供了高質量的種子細胞。

在航天醫學領域，SARC 系列可模擬 10?3g 微重力效應，已與國內航天科研機構合作開展 “微重力對心肌細胞收縮節律影響" 的實驗 —— 結果顯示，微重力環境下心肌細胞的肌節排列更規則，收縮頻率穩定性提升，為探索太空環境對人體組織的影響提供了可靠的地面模擬平臺。

在人造肉細胞培養這一新興領域，SARC-P 系列的連續灌流與低剪切力設計能支持肌肉細胞高密度增殖（細胞密度達 10? cells/ml），且細胞分化形成的肌纖維結構更接近天然肌肉，為食品科技領域的細胞培養研究提供了新工具。

三、美國 RCCS 系列：傳統技術的特征與應用局限

基于 SARC & RCCS的對比數據，美國 RCCS 系列作為模擬微重力培養技術的早期代表，在技術設計與應用場景上有明確的定位，但也存在難以適配當前國內實驗室需求的局限：

1. 核心技術特征與性能參數（Core Technical Characteristics and Performance Parameters）

RCCS 系列采用單軸水平旋轉設計，培養容器容量與 SARC 系列類似（1-500ml），分為低剪切力容器（STLV，適配貼壁細胞）與高弦比容器（HARV，適配懸浮細胞），其核心設計圍繞 “被動氣體交換" 展開 —— 依賴容器壁的硅膠膜實現氧氣與二氧化碳的擴散交換，無需主動氣流調控，這一設計在早期組織工程（如軟骨培養）中表現穩定，因結構簡單、故障率低，成為傳統三維培養的經典選擇。

在轉速控制上，RCCS 系列的轉速范圍因型號不同存在差異，但最慢轉速固定為 4RPM—— 這一參數對多數懸浮細胞培養可行，但對神經干細胞、原代肝細胞等對剪切力敏感、需極低轉速（1-3RPM）的細胞而言，易導致細胞損傷，限制了其在脆弱細胞培養中的應用。

操作與數據管理是 RCCS 系列的明顯短板：該系列采用物理按鈕控制，配備不足 1 英寸的單色顯示屏，僅能顯示當前轉速，無剪切力計算、微重力水平設置功能 —— 科研人員需通過查閱文獻或預實驗確定轉速與微重力的對應關系，操作復雜度高，且無法存儲實驗數據，難以滿足 GMP/GLP 合規性要求，這對需要嚴格數據追溯的藥物研發實驗尤為不便。

2. 應用優勢與現實局限（Application Advantages and Practical Limitations），RCCS 系列的優勢集中在其長期積累的應用成熟度上：作為 NASA 衍生技術，該系列在硬組織工程（如骨、軟骨培養）領域有大量文獻支持，例如 STLV 容器培養的軟骨細胞外基質分泌量比傳統培養高 30%，形成的軟骨組織機械強度更接近天然軟骨 —— 這使其成為需要參考歷史數據的經典實驗（如軟骨修復機制研究）的可靠選擇。然而，在當前國內實驗室的實際應用中，RCCS 系列的局限日益明顯：

一是多通道運行的穩定性問題：RCCS 多通道型號采用高功率直驅電機，運行時發熱量大，易破壞 CO?培養箱內的溫度平衡 —— 對需要長期培養（如 2 周以上的干細胞分化實驗）而言，溫度波動會導致細胞生長節律紊亂，實驗重復性下降；同時，多通道運行時噪音顯著增加（超過 60dB），影響實驗室操作環境。

二是實驗成本過高：RCCS 系列的培養容器多為一次性設計，單次實驗耗材成本約為 SARC 系列的 2-3 倍 —— 對需要大量開展藥物篩選、病毒擴增等高頻實驗的實驗室，長期使用會帶來沉重的經濟負擔，這也是多數中小實驗室難以大規模采用的主要原因。

三是本土化服務響應滯后：RCCS 系列的技術支持與售后依賴海外團隊，設備故障維修周期長達 2-4 周，而細胞培養實驗（如腫瘤 spheroid 培養）往往難以中斷，一旦設備故障，可能導致整個實驗失敗，這對科研進度的影響不可忽視。

四、SARC 系列與 RCCS 系列的實踐對比：從技術到場景的全面適配（Practical Comparison Between SARC and RCCS Series: Comprehensive Adaptation from Technology to Scenarios）

在選擇三維細胞培養系統時，科研人員往往需要在技術性能、操作便捷性、成本控制、場景適配性之間尋找平衡，基于 SARC & RCCS的核心數據，兩者的差異可從以下關鍵維度展開，為不同需求的實驗室提供參考：

在微重力與剪切力調控精度上，SARC 系列支持微重力水平直接設置（10?3g 可調）與剪切力實時顯示，轉速調節精度 ±0.2RPM，能精準匹配不同細胞的培養需求 —— 例如培養神經干細胞時，可設置 1RPM 的極低轉速，剪切力控制在 0.05 dyn/cm2 以下，避免細胞損傷；而 RCCS 系列需手動計算轉速與微重力的關系，且最慢轉速 4RPM，難以滿足脆弱細胞的低剪切力需求，這也是 SARC 系列在神經科學研究、原代細胞培養中更具優勢的核心原因。

在多通道實驗效率上，SARC 系列的異步多通道設計（如 G24 八通道）可同時開展多組獨立實驗，無需額外設備，且低發熱、低噪音的特點能穩定適配 CO?培養箱環境；RCCS 系列多為同步多通道或單通道設計，多通道運行時發熱與噪音問題突出，需額外配備降溫設備，不僅增加成本，還可能影響實驗穩定性 —— 這對需要高頻開展藥物濃度梯度篩選、多條件共培養的實驗室而言，SARC 系列的效率優勢尤為明顯。

在數據管理與合規性上，SARC 系列的 7 寸觸摸屏支持數據存儲、導出與權限管理，符合 GMP/GLP 法規要求，能滿足藥物代謝與毒性測試、臨床前研究等對數據追溯的嚴格需求；RCCS 系列無數據存儲功能，僅能實時顯示轉速，實驗數據需手動記錄，易出現誤差，難以適配合規性要求高的實驗場景。

在長期培養穩定性上，SARC 系列的主動氣體交換與連續灌流設計（P 系列）能有效清除代謝廢物，支持 30 天以上的連續培養，細胞存活率穩定在 90% 以上；RCCS 系列依賴被動氣體交換，長期培養中易出現氧氣供應不足或代謝廢物積累，細胞團塊核心壞死率比 SARC 系列高 25%—— 這對工程化組織構建（如肝組織、軟骨）等需要長期培養的實驗，SARC 系列的穩定性更有保障。

在實驗成本控制上，SARC 系列的反應容器可重復滅菌使用，僅需更換一次性氣體交換膜，單次實驗耗材成本約為 RCCS 系列的 40%；RCCS 系列以一次性容器為主，長期使用成本高 —— 以每年開展 100 次腫瘤 spheroid 培養實驗為例，SARC 系列可節省耗材費用約 6 萬元，這對預算有限的中小實驗室而言，是重要的選擇依據。

五、關聯公開科研文字參考（References to Related Public Scientific Literature）

1 Hammond TG, Hammond JM. Optimized suspension culture: the rotating-wall vessel. Am J Physiol Renal Physiol 2001;281:F12–F25.（該文獻系統闡述了旋轉壁容器（RWV）的優化設計原理，為 SARC 系列與 RCCS 系列的核心容器設計提供理論基礎，尤其在低剪切力環境構建方面的研究與兩系列技術邏輯高度一致。）

2 O’Connor SM, Stenger DA, Shaffer KM, et al. Primary neural precursor cell expansion, differentiation & cytosolic Ca (2+) response in three-dimensional collagen gel. J Neurosci Methods 2000;102:187–195.（研究神經前體細胞在三維膠原凝膠中的增殖與分化，其強調的 “低剪切力保護神經細胞活性" 理念，與 SARC 系列針對神經干細胞培養的技術優化方向相符，可作為 SARC 系列神經細胞培養應用的參考依據。）

3 Ma W, Fitzgerald W, Liu QY, et al. CNS stem and progenitor cells differentiation into functional neuronal circuits in three-dimensional collagen gels. Exp Neurol 2004;190:276-288.（探討中樞神經系統干細胞在三維環境中分化為功能性神經回路的機制，其中 “動態環境促進細胞間信號傳導" 的結論，支持 SARC 系列通過旋轉優化物質傳輸、增強細胞間相互作用的設計邏輯。）

4 Johnston B, Hering TM, Caplan AI, et al. In vitro chondrogenesis of bone marrow-derived mesenchymal progenitor cells. Exp Cell Res 1998;238:265–272.（研究骨髓間充質祖細胞的體外軟骨分化，其驗證的 “旋轉培養提升軟骨細胞外基質分泌" 結果，與 RCCS 系列在硬組織工程中的應用優勢及 SARC 系列 SG-RWV 容器的軟骨培養數據相互印證。）

5 Cherry RS, Papoutsakis ET. Physical mechanisms of cell damage in microcarrier cell culture bioreactors. Biotechnol Bioeng 1998;32:1001–1014.（分析微載體生物反應器中細胞損傷的物理機制，明確 “剪切力與氣泡是主要損傷源"，這一結論為 SARC 系列 100% 無氣泡、低剪切力設計提供了理論支撐。）

6 NASA. Rotating Cell Culture System (RCCS) Application Guide. 2020.（NASA 發布的 RCCS 應用指南，詳細介紹了 RCCS 的操作規范、適用細胞類型及典型實驗方案，是理解 RCCS 系列技術特征與歷史應用的核心參考，也為 SARC 系列與 RCCS 系列的性能對比提供數據依據。）

中國細胞生物學學會。三維細胞培養技術規范（2023 版）.（國內學會發布的技術規范，明確了模擬微重力培養系統在類器官構建、藥物篩選中的操作標準，其中 “微重力水平量化"“數據追溯合規" 等要求，與 SARC 系列的技術設計高度契合，可作為 SARC 系列國內應用的合規性參考。）

7 Lin HJ, O’Shaughnessy TJ, Kelly J, et al. Neural Stem Cell Differentiation in a Cell-collagen-bioreactor Culture System. Brain Res 2004;1015:163-173.（研究神經干細胞在細胞 - 膠原 - 生物反應器系統中的分化，其強調的 “動態流體環境提升細胞功能成熟度"，與 SARC 系列通過旋轉增強物質傳輸、促進細胞分化的技術目標一致。）

8 蘇州賽吉生物. SARC 系列 3D 動態旋轉培養系統技術白書. 2024.（蘇州賽吉生物網站發布的技術文檔，詳細闡述了 SARC 系列的微重力模擬算法、剪切力控制原理、反應容器設計參數及應用案例，可通過蘇州賽吉生物網站下載，是了解 SARC 系列技術細節與本土化創新的核心資料。）

六、基于科研需求的理性選擇（Conclusion: Rational Choice Based on Scientific Research Needs）

從 SARC & RCCS的核心數據來看，賽吉生物 SARC 系列與美國 RCCS 系列均基于模擬微重力培養技術的核心原理，但前者通過異步多通道控制、微重力量化設置、主動氣體交換、可重復使用容器等本土化創新，更適配當前國內實驗室在多組平行實驗、成本控制、合規性數據管理等方面的實際需求 —— 無論是中小實驗室開展的基礎細胞研究，還是大型藥企的藥物篩選、臨床前毒性測試，SARC 系列都能提供從技術到服務的全流程支持，蘇州賽吉生物網站還提供定制化方案設計，進一步降低科研團隊的技術門檻。

美國 RCCS 系列雖在硬組織工程的歷史應用中積累了豐富數據，但其在多通道穩定性、成本控制、本土化服務上的局限，使其更適合需要參考經典文獻數據、預算充足且對實驗周期要求寬松的實驗室。

三維細胞培養系統的選擇無 “絕對優劣"，關鍵在于是否匹配科研目標與實驗室條件 —— 賽吉生物 SARC 系列的價值，在于將模擬微重力技術從 “小眾" 推向 “實用普及"，讓更多科研團隊能以合理成本開展高質量的三維細胞培養實驗，這也是其在腫瘤研究、干細胞工程、組織構建等領域快速獲得認可的核心原因.