太空中的复杂环境对宇航员的生理健康有着重要影响，重力消失导致宇航员出现骨质流失、肌肉萎缩、免疫功能抑制等一系列生理适应性改变和/或病理变化。由于空间实验条件的限制，人们在地基通过各种装置模拟空间微重力效应，研究其对细胞的生物学行为影响。但是由于空间微重力模拟原理的复杂性导致其在实际操作中难以实现真正的微重力，以及不同实验装置、实验材料和实验方法等带来的问题，使得地基模拟微重力效应研究的结果离散，难以得到规律性的或一致的定量结果。　　针对空间飞行骨流失这一重大生理变化，我们通过改变细胞基底取向，研究了静态力学微扰（与重力相关）对前成骨细胞MC3T3生物学行为的影响。研究发现，MC3T3在静态力学微扰下保持了正常的细胞形态，增殖、细胞周期和分化等生理功能也没有受到影响。组成细胞骨架的不同种类蛋白在不同力学微扰下的表达强度发生了不同的变化：微丝蛋白（actin）和中间丝蛋白（vimentin）分别在倒置和侧置基底上有显著性上调，同时细胞的粘着斑数量也发生了一定的变化。我们的研究结果说明细胞在感受静态力学微扰时，通过对自身细胞骨架的调控，维持了细胞的基本形态和生理功能。　　针对空间飞行中的免疫抑制，我们利用自主研发的MG-2生物反应器，研究了免疫细胞HL-60和Jurkat在MG-2生物反应器不同转速下（不同的微重力效应水平）的生物学响应。我们的研究发现，在84 h后，微重力效应对免疫细胞的增殖、粘附和跨膜迁移能力都有一定的调控作用，但是不影响细胞的凋亡和两种粘附分子的表达（LFA-1, PSGL-1）。在实验中我们发现MG-2生物反应器对免疫细胞生物学行为的影响程度是和装置的转速密切相关的，证明了不同微重力效应水平对免疫细胞生物学行为影响的差异性。　　本文通过研究静态力学微扰不同细胞的生物学行为的影响，对地基模拟微重力效应研究提出了―新概念‖——通过探究一个与重力相关的静态力学刺激对细胞的影响，从另一个角度观察真正微重力效应的作用。同时利用生物反应器研究免疫细胞的生物学行为变化则为地基模拟微重力效应研究提供了―新方法‖——通过观察不同微重力模拟效应水平对免疫细胞的影响来探究真正微重力（模拟效应）的影响。这些对于解决现今地基模拟实验的局限性和促进未来地基模拟研究的发展具有重要的理论指导和实践应用价值。