Với môi trường nuôi, xu hướng quan trọng là “không huyết thanh”. Huyết thanh động vật (như FBS) từng là chuẩn vàng nhờ giàu yếu tố tăng trưởng, nhưng gây biến thiên lô, rủi ro an toàn và chi phí cao. Các nhóm nghiên cứu và doanh nghiệp chuyển sang dùng yếu tố tăng trưởng tái tổ hợp (FGF, IGF, TGF-β…), protein mang (ví dụ albumin tái tổ hợp), peptide chức năng, và hỗn hợp vi chất tối ưu theo giai đoạn. Ở pha tăng sinh, mục tiêu là tốc độ nhân đôi nhanh với chất lượng bền bỉ; ở pha biệt hóa, mục tiêu chuyển “từ lượng sang chất”, tức tạo myotube bền, dày, thẳng hàng. Việc tinh giản thành phần, giảm nồng độ yếu tố đắt đỏ và tái chế một phần môi trường (kèm thanh lọc) là các chiến lược giảm chi phí.

Bioreactor là “trái tim” của hệ nuôi. Giai đoạn tăng sinh ưa hệ khuấy (stirred-tank) hoặc perfusion vì cho phép kiểm soát kLa, OTR, pH và DO ổn định; tuy nhiên phải giới hạn shear stress để tránh tổn thương màng tế bào. Khi chuyển sang biệt hóa, mô hình “shear thấp” (ví dụ túi lắc wave-bag, hệ khung tĩnh có tưới, hoặc perfusion chậm) giúp tế bào hợp nhất tốt hơn. Kiểm soát nhiệt (thường 37°C cho tế bào động vật có vú), pH (khoảng 7,2–7,4), CO₂ (5%) và oxy hòa tan là bắt buộc. Ngoài ra, việc tích hợp kích thích cơ học – điện (electromechanical stimulation) theo nhịp chu kỳ đã cho thấy cải thiện đáng kể khả năng tạo sợi và tính chất cơ học của mô.

Giá đỡ (scaffold/hydrogel) ảnh hưởng trực tiếp đến kiến trúc mô, lực cắn và khả năng lưu giữ nước/mỡ. Tiêu chí lựa chọn gồm: tương thích sinh học, có thể ăn được hoặc phân hủy an toàn, độ xốp (porosity) thích hợp để khuếch tán dinh dưỡng, môđun đàn hồi gần với mô cơ tự nhiên, và khả năng định hướng sợi (alignment). Vật liệu phổ biến có gelatin, collagen (nguồn động vật), alginate, chitosan (nguồn biển), cellulose biến tính, mycelium (nguồn nấm) và sợi nano điện kéo. Những năm gần đây, hướng “scaffold-free” như spheroid hoặc mô tự lắp ghép cũng được thử nghiệm, nhưng hiện vẫn khó kiểm soát hình học ở kích thước lớn.

Một ví dụ kỹ thuật là mô hình “media ↔ thủy động học ↔ vật liệu” đồng thiết kế. Nhóm A phát triển môi trường serum-free cho myoblast bò, đồng thời tối ưu cánh khuấy và tốc độ khuấy để giữ kLa đủ cao mà không gia tăng shear. Họ chọn hydrogel gelatin được tăng cường bằng sợi nano cellulose để nâng môđun đàn hồi, dùng kích thích cơ học 1 Hz trong 8 ngày. Kết quả: mật độ tế bào cao, tỉ lệ biệt hóa tăng, và độ cứng TPA phù hợp patty rán. Nhờ tối ưu đồng thời ba yếu tố, nhóm giảm được lượng yếu tố tăng trưởng 30% mà vẫn đảm bảo chất lượng.

Bài toán vận hành cũng bao hàm chiến lược scale-up/scale-out. Với mô xay, scale-out (nhiều module 5–20 L) cho phép học nhanh và phân tán rủi ro; với structured cuts, cần những hệ có bề mặt/khối tích và chuyển khối được tinh chỉnh kỹ lưỡng (ví dụ perfusion 3D qua scaffold xốp). Dữ liệu quy trình phải được số hóa: theo dõi online pH, DO, nhiệt; logsheet cho tốc độ khuấy, lưu lượng khí; hồ sơ COA cho từng lô môi trường – vật liệu.

Tổng kết, “bộ ba” môi trường – bioreactor – scaffold là đòn bẩy quyết định vừa hiệu suất sinh học, vừa cảm quan sản phẩm. Việc chuẩn hóa công thức serum-free, tối ưu thủy động học để giảm shear mà vẫn giữ OTR, và lựa chọn vật liệu giá đỡ có thể ăn được, bền – xốp – định hướng tốt sẽ rút ngắn thời gian lặp thử nghiệm, kéo giảm chi phí và đưa thịt nuôi cấy đến gần hơn với thương mại.