美国宇航局(NASA)约翰逊航天中心(JSC)的生物技术计划目前涉及到被重力所限制的或者能在微重力中被改良的生物技术的研究领域，包括细胞培养、细胞分离、细胞融合和生物聚合。

多亏载人航天计划，科学家能较长时间地进入空间这个的独特的研究环境。但是现在，在JSC生物技术实验室的科学家已经发明了一系列出色的能在地球上模拟微重力的部分特征的细胞培养系统。

作为细胞科学家，也许你知道重力对您的研究所带来的影响。重力使我们在试管内培养细胞达不到如同在体内一样的效果。由于气体扩散，营养物的有效性和代谢废物的排除都是有限的，故在平的培养板上的细胞通常仅局限于进行2维生长。在这种受限的环境中，细胞即使能聚集成团，这个团状物通常过小，以至于不适合用来进行较理想的研究。

克服这些重力所致的限制的尝试使得各种包括搅动培养物的系统和那些细胞流动着的培养液从细胞间穿过的系统。即使这些系统已能进行高密度的生长，3维组织生长受限的问题依然存在。

例如在一些传统的生物反应器中，细胞被推进到容器的上部，从而暂时地战胜了重力。但是，重力的这个恒定的向下拉力最终得胜，使细胞沉到容器的更动荡的区域。在这个有湍流和流体动态的剪刀力的区域中，原来在容器较稳定区域所形成的细胞聚集体被分裂。另外，与生物反应器的碰撞同样也会使细胞遭受某种程度的损伤。任何克服重力所致的限制的暂时的胜利都必须权衡是否损伤细胞和分裂细胞聚合体。但是，在微重力为基础的研究环境中，这种情况并不存在。在微重力环境中，无沉降和密度不均所致的对流现象。原先在重力环境下，不同的密度的粒子因重力作用而沉降，但在微重力中，他们却能维持在悬浮状态。因为许多这些重力所致的对于培养的限制因素能在微重力中被克服。

在JSC发明和生产的旋转式的组织培养容器能通过沿水平轴向旋转培养液、细胞和容器壁来模拟微重力的某些特征。结果是这个低流动剪切的培养环境促进了细胞与细胞间的相互作用，并且增加了细胞的自由度以形成如细胞团状的三维组织。这种容器也促进了气体和培养液的最理想的扩散，以及废物的最佳排放以得到高密度的细胞和组织培养的产物。

另外一个好处是其具不同的沉降率的细胞能进行共同培养和相互作用，以至形成如在这个共同培养实验中所见的3维聚集物。在这个的旋转式细胞培养容器中，象这样的3维聚集物是正常的。故这种特性的3维聚集物经常与细胞的因子的产生和细胞的分化联系起来。

我们目前有4种特有的培养系统：1. 慢速转动的单端固定的容器或STLV是一种批量培养的容器；2. 原先在设计上用来进行灌注培养和贴壁细胞培养的灌注培养系统；3. 原先在设计上用来进行贴壁和悬浮培养的高截面纵横比或HARV容器；4. 通过复杂的过程控制式计算机来控制组织培养系统的空间生物反应器。

空间反应器能对活体细胞培养条件的参数进行实时控制，如温度、pH平衡、营养物、废液以及对低剪刀力细胞悬浮体进行实时控制。空间生物反应器是在设计上用于微重力的独特的研究工具。当航天飞机回到在地球上后，生物反应器因能模拟部分微重力的特征，从而使得在空间微重力环境中形成的脆的3维的细胞聚集物得以保护。空间生物反应器在宇宙站与航天飞机和生物技术设施有很好的兼容性。所有这些容器都是建筑在通过沿水平轴旋转来减少重力因素的基础上的。美国宇航局(NASA)的旋转式组织培养容器是具划时代意义的在地面上从事的研究的装置，她把微重力的优势带到地面实验室中来。但是，这些优势并不仅局限于实验室范围内，通过模拟在太空中的微重力环境，这些培养系统是从事以下研究的独特的工具：1. 低剪刀力; 2. 不同大小颗粒的共同培养; 3. 有助于三维组织的形成; 4. 有助于细胞的分化。

凭借其生长和维持聚集物那样的活组织的能力，细胞和组织科学家有条件对新生和外植细胞的生长和相互作用的基本过程进行研究。在微重力环境下所进行的长期的细胞培养，使得我们能对生物过程进行更深层次的研究，并且，也为医学和产业的应用打开了大门。