随着细胞疗法,基因疗法等个性化治疗技术的发展,市场对微小型生物反应器的需求将持续增加。目前我国细胞反应器相关研发,尤其是微型反应器方面较为落后,缺少自主创新。本论文开发了一种置于翘板摇床上实现波浪式振荡的微型细胞反应器,其内放置多个一次性培养瓶,可实现基于微载体的动物细胞高通量悬浮培养。课题围绕细胞反应器的设计、性能分析、可用性验证以及应用四方面进行,主要研究内容和结论如下:（1）微型细胞反应器软、硬件系统开发。基于3D打印技术和开源硬件Arduino、开源软件工具C++,Python等搭建了微型反应器原型机系统,包括自定义控制逻辑,基于网络技术的人机交互界面,用于在线和远程监控反应器气速、温度、湿度、CO2浓度、培养基中溶氧浓度等基本环境参数。其中,反应器内的湿度可以维持在95%以上,CO2浓度在0～10%范围内控制精度±0.5%,温度在36～38℃范围内控制精度±0.2℃,溶氧饱和度在0～100%范围内精度±2%。（2）微型细胞反应器性能表征。以T25培养瓶为培养容器,系统地研究了不同操作条件下的反应器的混合、传质性能和流体力学特性。结果表明,提高振荡转速可以显著降低混合时间并提高传质速率,从30 rpm到80 rpm,混合时间由数十分钟减少至1分钟以内,表观传质系数可达20～30 h-1,能够满足高密度培养的要求;培养瓶对称轴与翘板摇床旋转轴平行时,培养瓶的摆放位置对混合与传质无明显影响,但当两个轴成45度角时,同转速下混合时间明显缩短;计算流体力学（CFD）模拟显示不同转速下培养瓶的剪切应力和能量耗散率在时间与空间上的分布极不均匀。（3）微型细胞反应器的验证。使用自制的经铁离子修饰的Cytodex1微载体在20～80rpm转速范围进行了常用模式细胞CHO-K1细胞、HEK293细胞以及用于细胞培养肉生产的猪骨骼肌卫星细胞微载体的悬浮培养。三种细胞在转速为60 rpm、80 rpm时空球率较低,转速为40 rpm和60 rpm时细胞培养6天后的回收量较高。CHO-K1细胞和HEK293细胞密度能到达10~6 cell·m L-1,猪骨骼肌卫星细胞密度可到达5×10~5 cell·m L-1。对从微载体上回收的猪骨骼肌卫星细胞进行了特异性免疫荧光鉴定,细胞依旧有成肌分化能力并且与普通贴壁培养的细胞无明显差别。（4）微型细胞反应器的应用。使用本课题所开发的细胞反应器探索细胞保护剂Pluronic F-68浓度的影响。猪骨骼肌卫星细胞的微载体悬浮培养在保护剂浓度为0.4 g·L-1和0.8 g·L-1情况下会减轻剪切作用,相对促进细胞增殖,保护剂添加量应不超过1.0 g·L-1。利用细胞反应器进行了不同溶氧浓度条件的缩小模型探索,结果显示猪骨骼肌卫星细胞在液相溶氧70%条件下仍可较为正常贴附微载体,但是细胞生长增殖速度远小于高溶氧时微载体悬浮培养,溶氧50%条件下,正常贴附较为困难。