在體外腸道模擬反應(yīng)器中，不同類型的機(jī)械作用力對(duì)細(xì)胞可能造成細(xì)胞結(jié)構(gòu)重組、變形或?qū)е录?xì)胞損傷或死亡的生化變化。

　　

　　例如細(xì)胞可能被來(lái)自相反兩個(gè)方向的垂直于表面的力擠壓產(chǎn)生變形；細(xì)胞可能撞擊移動(dòng)的機(jī)械物體，或受到流體剪切力的影響：流體在細(xì)胞的一側(cè)相對(duì)另一側(cè)移動(dòng)較快。

　　

　　在短時(shí)間范圍內(nèi)，機(jī)械力的作用可能會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞變形：從對(duì)面擠壓細(xì)胞邊將它們相對(duì)球形的形狀變?yōu)槁研?。在長(zhǎng)時(shí)間范圍內(nèi)，細(xì)胞會(huì)重組細(xì)胞骨架，重新分配脂質(zhì)雙分子層膜。因此，機(jī)械力對(duì)細(xì)胞的影響可以是物理的或生物方面的。

　　

　　大多數(shù)研究以細(xì)胞活率和生長(zhǎng)變化作為評(píng)估細(xì)胞損傷的標(biāo)準(zhǔn)，此外評(píng)估細(xì)胞生理的非致死效應(yīng)也很重要。當(dāng)體外腸道模擬反應(yīng)器中剪切速率變大，細(xì)胞變形速度加快，細(xì)胞骨架網(wǎng)絡(luò)和膜完整性受損，導(dǎo)致應(yīng)激反應(yīng)甚至細(xì)胞死亡；在細(xì)胞死亡之前，細(xì)胞損傷可能是由其他生理事件引起的，如代謝、基因表達(dá)或生產(chǎn)效率。‍

　　

　　反應(yīng)器中攪拌槳葉尖處具有線速度和能量釋放，大多數(shù)懸浮細(xì)胞對(duì)機(jī)械應(yīng)力敏感，但由于細(xì)胞屬于具有中等浮力的粒子，其更傾向于跟隨渦流運(yùn)動(dòng)；目前的攪拌參數(shù)遠(yuǎn)低于直接對(duì)細(xì)胞造成損害的臨界值。

　　

　　因此，細(xì)胞受到攪拌槳直接的機(jī)械作用比較小，同時(shí)適當(dāng)提高攪拌速度更有利于提高氧氣和二氧化碳在高密度細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中氣液兩相中的傳遞。體外腸道模擬反應(yīng)器中流體速度梯度以及渦流引起的剪切力對(duì)于細(xì)胞損傷占更主要因素。