U937 细胞在炎症机制研究、抗炎药物筛选及 CAR-M（嵌合抗原受体巨噬细胞）疗法验证中具有不可替代的价值，未来结合 “微重力 + 诱导分化” 的双调控策略，还可进一步拓展其在免疫治疗与空间生物学领域的应用场景。

一、核心结论：U937 细胞是典型的悬浮细胞

U937 细胞来源于人类组织细胞淋巴瘤（组织细胞型），属于单核细胞系，在体外培养过程中完全符合悬浮细胞的核心定义，具体表现为无贴壁依赖性与悬浮培养特有的生长属性，是实验室中常用的悬浮细胞模型之一。

二、U937 细胞的悬浮生长核心特征

1. 无贴壁依赖的具体表现

U937 细胞无需附着在任何固相支持物表面即可生长，既不需要培养瓶壁的天然表面，也不需要胶原、多聚赖氨酸等人工包被基质。在液体培养基中，细胞通常以两种形态存在：多数为分散的圆形或类圆形单细胞，少数会形成松散的细胞聚集体（聚集体直径通常小于 150 μm），且聚集体无紧密连接，经轻柔吹打即可分散为单细胞悬液。即使将 U937 细胞置于未做任何处理的普通培养瓶中静置 48 小时，也不会有任何细胞黏附在瓶壁上，始终保持 100% 的悬浮状态，完全没有贴壁细胞特有的伪足、梭形或多边形形态。

2. 悬浮培养的关键属性

在常重力环境下，U937 细胞需要通过摇床振荡或搅拌装置维持悬浮状态，目的是避免细胞因重力沉降导致局部缺氧或营养不均。与贴壁细胞不同，U937 细胞生长过程中无 “接触抑制” 现象 —— 当细胞密度升高时，仅会因培养基中营养物质耗尽而停止增殖，不会因细胞间相互接触而抑制生长。此外，U937 细胞的分离纯化过程也符合悬浮细胞特性，可通过密度梯度离心（如使用 Ficoll-Hypaque 分离液）轻松与其他细胞或杂质分离，操作简便且细胞回收率高。

需要注意的是，虽然 U937 细胞与 Raji 细胞（B 淋巴细胞系）同属悬浮细胞，但二者存在关键差异：U937 细胞来源于单核细胞系，核心功能表型与炎症反应、单核 - 巨噬细胞分化相关；而 Raji 细胞来源于 B 淋巴细胞系，功能表型更偏向免疫靶点表达与淋巴瘤增殖，这也导致两者的培养参数与应用场景有所区别。

三、U937 细胞常规悬浮培养的关键条件

常重力下培养 U937 细胞，需针对其单核细胞特性调整条件，具体如下：

培养基选择：基础培养基为含 25 mM HEPES 缓冲液的 RPMI 1640，需添加 10% 经 56℃灭活 30 分钟的胎牛血清（FBS）以提供生长因子，同时加入 1% 青霉素 - 链霉素混合液（含 100 U/mL 青霉素与 100 μg/mL 链霉素）预防污染，培养基 pH 需稳定维持在 7.2-7.4 之间。

环境参数：培养环境需满足 37℃恒温、5% CO₂浓度，且培养箱内湿度不低于 95%，以避免培养基过快蒸发导致渗透压改变。

振荡与搅拌参数：若采用摇瓶培养，摇床转速需控制在 90-130 rpm（摇床轨道直径为 25 mm）；若使用搅拌式生物反应器，搅拌速率需设定为 120-160 rpm，这两个参数的核心目的是在维持细胞悬浮的同时，避免因剪切力过大损伤细胞。

增殖与功能特性：U937 细胞增殖速度较快，倍增时间约为 20-24 小时（比 Raji 细胞的 24-30 小时更快）；对数生长期的细胞密度可达 2×10⁶-4×10⁶ cells/mL，进入平台期后密度稳定在 4×10⁶-6×10⁶ cells/mL。未诱导状态下，细胞表面单核细胞标志物 CD14 的阳性率超过 85%，且可通过添加佛波酯（PMA，浓度通常为 100 nM）诱导分化为巨噬细胞，即使分化后，细胞仍以悬浮状态为主，仅少数会表现出微弱的贴壁能力（非生长必需）。

四、U937 细胞与模拟微重力培养装置的适配性

模拟微重力环境（如旋转壁式生物反应器 RWV、随机定位机器 RPM）可优化 U937 细胞的培养效果，但需针对其 “对剪切力敏感、易活化” 的单核细胞特性调整参数，具体适配方案如下：

1. 旋转壁式生物反应器（RWV）的适配要点

RWV 通过旋转平衡重力与离心力，构建低剪切力环境，适配 U937 细胞时需重点关注以下参数：

舱体与转速：选择高径比（HARV）型 RWV，有效培养容积通常为 50-100 mL（适配中规模培养需求），舱体内壁需经等离子体处理（表面粗糙度 Ra<0.1 μm）以减少细胞黏附。由于 U937 细胞对剪切力的耐受上限更低（约 0.3 dyne/cm²，低于 Raji 细胞的 0.4 dyne/cm²），转速需设定为 6-12 rpm，确保舱内剪切力稳定在 0.15-0.25 dyne/cm²，避免细胞因剪切力过大出现异常活化或聚集体破裂。

气体与营养供应：通过舱体侧壁的聚四氟乙烯透气膜（孔径 0.22 μm）通入 5% CO₂与 95% 空气的混合气体，溶解氧（DO）需维持在 40%-60%（高于 Raji 细胞的 30%-60%），原因是 U937 细胞的耗氧速率更高。同时需采用 perfusion 灌流系统，以每天 0.8 倍舱体体积的速率补充新鲜培养基，防止乳酸积累（乳酸浓度需控制在 18 mmol/L 以下，低于 Raji 细胞的 20 mmol/L 阈值）。

在上述参数下培养 72 小时后，U937 细胞密度可达 6×10⁶-9×10⁶ cells/mL，较常重力摇瓶培养提升 1.5-2 倍（提升幅度低于 Raji 细胞的 2-3 倍，因 U937 细胞本身倍增时间较短）；细胞活力通过台盼蓝染色检测可达 92% 以上，CD14 阳性率维持在 90% 以上，且无异常活化（CD69 阳性率低于 5%）；加入 100 nM PMA 诱导 48 小时后，80% 以上的细胞可分化为表达 CD68 的巨噬细胞，分化效率与常重力培养无显著差异。

2. 随机定位机器（RPM）的适配要点

RPM 通过三维随机旋转干扰重力矢量，适配 U937 细胞时需优化旋转模式与初始条件：

旋转控制：采用 X/Y/Z 三轴正交旋转框架，角速度设定为 0.8-2°/s（低于 Raji 细胞的 1-3°/s），确保时间平均重力水平降至 10⁻³ g 以下。由于 U937 细胞聚集体更易因碰撞产生机械刺激而活化，需采用 “长间歇旋转模式”—— 每旋转 12 秒后停止 8 秒（循环周期 20 秒，停止时间长于 Raji 细胞的 5 秒），减少聚集体间的碰撞频率。

样品装载：使用 15 mL 无菌离心管作为培养容器，内装 8 mL 细胞悬液，初始细胞密度调整为 8×10⁵ cells/mL（低于 Raji 细胞的 1×10⁶ cells/mL），避免初始密度过高导致聚集体直径超过 200 μm，影响营养与氧气的内部传递。

这种适配方案的核心优势在于：培养 96 小时后，U937 细胞会形成直径 120-180 μm 的致密聚集体（与 Raji 细胞的松散聚集体不同，细胞间间隙更小），其肿瘤坏死因子 -α（TNF-α）的分泌量较常重力提升 2.2 倍，更接近体内单核细胞的炎症应答状态；同时，细胞对脂多糖（LPS）的刺激响应更显著，LPS 处理后白细胞介素 - 6（IL-6）的表达量较常重力提升 30%，非常适合用于 “微重力环境下炎症机制” 的相关研究。

五、U937 细胞与 Raji 细胞悬浮特性的核心差异（文字对比）

尽管 U937 细胞与 Raji 细胞均为悬浮细胞，但二者的悬浮生长特性存在明显区别：

贴壁能力：两者均为完全悬浮细胞，但 U937 细胞经 PMA 诱导分化为巨噬细胞后，会表现出微弱的贴壁能力（非生长必需），而 Raji 细胞无论是否诱导，均无任何贴壁倾向。

剪切力耐受：U937 细胞对剪切力更敏感，耐受上限为 0.3 dyne/cm²，而 Raji 细胞的耐受上限为 0.4 dyne/cm²，因此在微重力培养中，U937 细胞需要更低的转速或更缓和的旋转模式。

增殖速度：U937 细胞的倍增时间为 20-24 小时，比 Raji 细胞的 24-30 小时更快，因此在相同培养时间内，U937 细胞的密度提升幅度虽低于 Raji 细胞，但达到高密度的时间更短。

聚集体特征：U937 细胞形成的聚集体更致密，直径通常为 120-180 μm，细胞间间隙小；而 Raji 细胞的聚集体更松散，直径小于 100 μm，细胞间间隙大。

功能表型：U937 细胞的核心功能与炎症因子分泌、单核 - 巨噬细胞分化相关，而 Raji 细胞的核心功能与免疫靶点（如 CD20）表达、淋巴瘤细胞增殖相关，这也导致两者在微重力培养中的适配重点不同 ——U937 细胞需重点抑制活化、控制聚集体密度，Raji 细胞则需重点避免聚集体破裂、提升细胞密度。

六、总结

综合以上特性可知，U937 细胞是典型的悬浮细胞，其无贴壁依赖、需振荡 / 搅拌维持悬浮、无接触抑制等特征，完全符合悬浮细胞的核心定义。尽管与 Raji 细胞等其他悬浮细胞存在培养参数与功能表型的差异，但通过优化旋转壁式生物反应器（RWV）或随机定位机器（RPM）的关键参数，可实现 U937 细胞的高效模拟微重力培养。基于这些特性，U937 细胞在炎症机制研究、抗炎药物筛选及 CAR-M（嵌合抗原受体巨噬细胞）疗法验证中具有不可替代的价值，未来结合 “微重力 + 诱导分化” 的双调控策略，还可进一步拓展其在免疫治疗与空间生物学领域的应用场景。