細(xì)胞培養(yǎng)包括在人工環(huán)境中培養(yǎng)細(xì)胞，以研究它們對(duì)環(huán)境的反應(yīng)行為。現(xiàn)在可以找到不同種類的細(xì)胞培養(yǎng)物，根據(jù)其性質(zhì)和應(yīng)用，其中一些會(huì)比另一些更適合。其中，與其他替代細(xì)胞培養(yǎng)方法相比，3D細(xì)胞培養(yǎng)因其新的、方便的特點(diǎn)而越來越多地被使用。3D細(xì)胞培養(yǎng)可以被描述為在微組裝設(shè)備和載體中培養(yǎng)活細(xì)胞，呈現(xiàn)出模仿組織和器官特定微結(jié)構(gòu)的三維結(jié)構(gòu)。

掃描電子顯微鏡二維細(xì)胞培養(yǎng)圖像

 1. 培養(yǎng)方法：2D VS 3D

1.1.2D培養(yǎng)速覽

在過去的幾十年里，2D培養(yǎng)傳統(tǒng)上不僅被用于研究不同類型的體外細(xì)胞，還被用于進(jìn)行藥物篩選和測(cè)試。通常，這種單層系統(tǒng)允許細(xì)胞在聚酯或玻璃平面上生長(zhǎng)，為不斷增長(zhǎng)的細(xì)胞群提供了一種介質(zhì)。由于2D細(xì)胞培養(yǎng)，出現(xiàn)了無數(shù)的生物學(xué)突破。然而，由于其簡(jiǎn)單性，該模型不能準(zhǔn)確地描述和模擬體內(nèi)觀察到的豐富的環(huán)境和復(fù)雜的過程，如細(xì)胞信號(hào)、化學(xué)或幾何。因此，用2D細(xì)胞培養(yǎng)方法收集的數(shù)據(jù)對(duì)于體內(nèi)應(yīng)用可能是誤導(dǎo)和不可預(yù)測(cè)的。
這就是為什么科學(xué)家們最近一直在研究三維仿生細(xì)胞培養(yǎng)，這項(xiàng)技術(shù)更準(zhǔn)確地代表了細(xì)胞在體內(nèi)茁壯成長(zhǎng)的實(shí)際微環(huán)境。

1.2.3D細(xì)胞培養(yǎng)：比較3D細(xì)胞培養(yǎng)與2D細(xì)胞培養(yǎng)的優(yōu)缺點(diǎn)

你可能已經(jīng)知道，3D細(xì)胞培養(yǎng)有不同的類型，每一種都有不同的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。與2D細(xì)胞培養(yǎng)不同，3D細(xì)胞培養(yǎng)通過使用微組裝結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的環(huán)境參數(shù)來促進(jìn)細(xì)胞分化和組織形成。事實(shí)上，與在2D環(huán)境中生長(zhǎng)的細(xì)胞相反，在3D環(huán)境中，細(xì)胞往往更容易受到形態(tài)和生理變化的影響。這主要可以通過指導(dǎo)細(xì)胞行為的支架的結(jié)構(gòu)作用和影響來解釋。研究人員發(fā)現(xiàn)，這種細(xì)胞載體的幾何形狀和組成不僅可以影響基因的表達(dá)，還可以增強(qiáng)細(xì)胞間的溝通。例如，一些促進(jìn)細(xì)胞增殖的基因在3D細(xì)胞培養(yǎng)中被抑制，從而避免了2D細(xì)胞培養(yǎng)中遇到的無政府增殖。
3D細(xì)胞培養(yǎng)還提供了同時(shí)培養(yǎng)兩個(gè)不同細(xì)胞群體的可能性，與基于2D細(xì)胞培養(yǎng)的共培養(yǎng)不同，共培養(yǎng)準(zhǔn)確地復(fù)制了組織內(nèi)觀察到的細(xì)胞功能。感興趣的細(xì)胞與其他細(xì)胞之間的相互作用顯然是細(xì)胞功能的關(guān)鍵要素。這就是為什么對(duì)基質(zhì)細(xì)胞(器官結(jié)締組織)進(jìn)行研究的原因，基質(zhì)細(xì)胞在癌癥中發(fā)揮重要作用。最后，使用3D細(xì)胞培養(yǎng)可以更容易地控制和監(jiān)測(cè)生長(zhǎng)細(xì)胞的微環(huán)境參數(shù)(溫度、化學(xué)梯度、氧氣速率、pH等)。在一定程度上，同時(shí)盡可能接近現(xiàn)實(shí)，這要?dú)w功于微工程(微流體)。

3D細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)生的新生視網(wǎng)膜
人們必須記住，3D細(xì)胞培養(yǎng)是一項(xiàng)相對(duì)較新的技術(shù)，研究人員尚未完全掌握其潛在的現(xiàn)象和含義。不幸的是，這種培養(yǎng)方法帶來了一些明顯的缺點(diǎn)，很可能被技術(shù)進(jìn)步所克服。首先，一些支架基質(zhì)含有來自動(dòng)物或其他有害來源(病毒、可溶性因子)的化合物，可能會(huì)干擾細(xì)胞培養(yǎng)。其他一些基質(zhì)提供了良好的細(xì)胞粘附性，使得去除細(xì)胞變得更加困難。此外，雖然3D細(xì)胞培養(yǎng)可能是一種節(jié)省成本的技術(shù)，可以跳過藥物試驗(yàn)中的動(dòng)物藥物測(cè)試步驟，但開發(fā)自動(dòng)化和可重復(fù)應(yīng)用仍然是一個(gè)非常昂貴和細(xì)致的過程。

【與2D單層細(xì)胞培養(yǎng)不同，3D細(xì)胞培養(yǎng)是模擬體內(nèi)細(xì)胞行為和組織(形態(tài)和生理)的更令人滿意的模型。組裝多層三維細(xì)胞結(jié)構(gòu)只能通過使用支架來實(shí)現(xiàn)，支架是一種微組織的細(xì)胞載體，對(duì)細(xì)胞的分化和增殖有很大影響。由于它的新穎性，這項(xiàng)技術(shù)還沒有完全被理解，因此不容易掌握。最后，為改進(jìn)3D細(xì)胞培養(yǎng)而進(jìn)行的應(yīng)用程序開發(fā)可能代價(jià)高昂。】

2.3D培養(yǎng)中的支架類型

【支架是3D細(xì)胞培養(yǎng)中的關(guān)鍵支撐元素，根據(jù)條件和預(yù)期的目標(biāo)，目前有不同類型的支架可供選擇。】

2.1.基于支架的3D培養(yǎng)技術(shù)

如上所述，支架可以為3D細(xì)胞培養(yǎng)提供方便的支撐。由于其多孔性，支架有助于氧氣、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和廢物的運(yùn)輸。因此，細(xì)胞可以在支架網(wǎng)內(nèi)增殖和遷移，最終附著在支架網(wǎng)上。隨著它們的不斷生長(zhǎng)，成熟的細(xì)胞最終會(huì)相互作用，最終會(huì)變成與它們最初起源的組織接近的結(jié)構(gòu)。大多數(shù)情況下，這些聚集體呈現(xiàn)為不同大小的球體，稱為球體：這種細(xì)胞結(jié)構(gòu)通常用于藥物篩選和任何其他3D細(xì)胞培養(yǎng)應(yīng)用。最后，使用支架的3D細(xì)胞培養(yǎng)提供了更大的表面，通常比那些不依賴這種支架的細(xì)胞培養(yǎng)更大。

隨機(jī)組織的腳手架結(jié)構(gòu)的示例

2.1.3其他類型的腳手架

如前所述，除了水凝膠，還有一些其他類型的支架可以找到，盡管絕大多數(shù)都是作為組織工程支架使用的。其中一種材料，生物玻璃或生物陶瓷，是一種可生物吸收的材料，可以提高新生組織的再生活性。另一方面，由于金屬具有較高的抗壓強(qiáng)度，尤其是優(yōu)異的抗疲勞性，設(shè)計(jì)了主要由鈦(Ti)和鉭(Ta)制成的多孔金屬支架。
常用的非凝膠聚合物支架是用于組織工程的天然聚合物，如膠原、纖維蛋白、海藻酸鹽、絲綢、透明質(zhì)酸和殼聚糖。合成聚合物有聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)和聚己內(nèi)酯(PCL)。這些聚合物被優(yōu)先使用，因?yàn)樗鼈儺a(chǎn)生的單體在植入時(shí)很容易被自然生理途徑移除。最后，復(fù)合材料也用于搭建腳手架。它們由兩種或兩種以上截然不同的材料(例如陶瓷和聚合物的組合)組成，以利用這兩種材料的性能來滿足機(jī)械和生理要求。

一種復(fù)合支架的制備工藝及微觀觀察

2.2.無支架三維細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)

為了產(chǎn)生球體，細(xì)胞聚集體作為良好的生理模型，也可以制作不依賴固體支持(ECM分子或生物材料)的3D培養(yǎng)。使用這種技術(shù)獲得的球體大多更小，阻力更小。無支架三維細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)主要有強(qiáng)制漂浮法、懸滴法和攪拌法。
無腳手架技術(shù)包括使用低附著力聚合物涂層井板的強(qiáng)制漂浮法。球體是在離心后用細(xì)胞懸浮液填充這些孔板而產(chǎn)生的。
懸滴法是Kelm等人采用的一種無支架技術(shù)，包括將細(xì)胞懸浮液等量放置在微孔微型托盤(Nunc)內(nèi)。通過反轉(zhuǎn)盤子(托盤)，等分變成液滴，在其尖端呈現(xiàn)細(xì)胞聚集體，從而形成致密而均勻的球體。
最后但并非最不重要的是，使用生物反應(yīng)器的基于攪拌的方法也可以是獲得三維球體的一種簡(jiǎn)單的替代方法。放置在旋轉(zhuǎn)生物反應(yīng)器中的細(xì)胞懸浮液逐漸將分離的細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榫奂w，由于持續(xù)的攪拌，這些聚集體無法附著在容器壁上。結(jié)果，最終產(chǎn)生了范圍廣泛的非均勻橢球體。

無支架三維細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)

【支架是調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)和增強(qiáng)信號(hào)的多孔性支撐物。為了達(dá)到這一目的，它們促進(jìn)了氧氣、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、可溶性因子和廢物的運(yùn)輸，這要?dú)w功于它們旨在模擬體內(nèi)組織結(jié)構(gòu)的獨(dú)特結(jié)構(gòu)。目前制作的支架是膜、基質(zhì)，最重要的是具有優(yōu)異性能的水凝膠。用于組織工程的支架不同于那些在3D細(xì)胞培養(yǎng)中發(fā)現(xiàn)的支架，因?yàn)樗哂歇?dú)特的特征，如生物降解性。最后，還可以使用無支架3D細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)來獲得球體：強(qiáng)制漂浮法、懸滴法和攪拌法。】

3.3D培養(yǎng)中的細(xì)胞特性

【無論它們來自哪里，在3D細(xì)胞培養(yǎng)中生長(zhǎng)的細(xì)胞都會(huì)呈現(xiàn)出特殊的外觀，這取決于它們要模擬的組織。它們呈現(xiàn)不同的屬性和交互作用，如下所述。】

3.1.3D培養(yǎng)：細(xì)胞大體形態(tài)

與2D細(xì)胞培養(yǎng)呈現(xiàn)單層結(jié)構(gòu)相反，三維方法產(chǎn)生多層細(xì)胞聚集體(球體)，呈現(xiàn)類似于體內(nèi)觀察到的復(fù)雜組織結(jié)構(gòu)。正如上一部分所解釋的，這一壯舉主要是由于支架的構(gòu)建作用，使細(xì)胞能夠獲得這樣的組織樣組織。最后，總體外觀最終將取決于細(xì)胞類型，因?yàn)樵?D培養(yǎng)中生長(zhǎng)的上皮組織往往會(huì)形成極化的薄片，就像皮膚表皮一樣。

3.2.3D培養(yǎng)：細(xì)胞間的相互作用

細(xì)胞與細(xì)胞和細(xì)胞與基質(zhì)的相互作用都是3D細(xì)胞培養(yǎng)中需要考慮的關(guān)鍵參數(shù)。通過直接接觸或化學(xué)作用，細(xì)胞可以相互作用并協(xié)同作用，以實(shí)現(xiàn)特定的目的。

首先，通信是通過細(xì)胞連接實(shí)現(xiàn)的，細(xì)胞連接是由蛋白質(zhì)組成的直接細(xì)胞間通道，形成了連接一個(gè)細(xì)胞與其鄰居(或一個(gè)細(xì)胞與基質(zhì))的通道。此外，細(xì)胞因子或生長(zhǎng)因子等分泌的可溶性因子通過直接接觸或流動(dòng)輸送到鄰近細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)，產(chǎn)生由分子壽命決定的梯度。這些因子最終會(huì)與任何其他細(xì)胞(或用于自動(dòng)調(diào)節(jié)的同一細(xì)胞)表達(dá)的受體結(jié)合，從而觸發(fā)生理反應(yīng)。此外，流向ECM的分子將由載體儲(chǔ)存，并在需要時(shí)釋放

細(xì)胞-細(xì)胞和細(xì)胞-基質(zhì)相互作用

此外，細(xì)胞還可以蓬勃發(fā)展，這要?dú)w功于分化和生理功能所必需的細(xì)胞與基質(zhì)的相互作用(為了更好地表達(dá)生物標(biāo)志物和受體)。這種相互作用是至關(guān)重要的，因?yàn)樯L(zhǎng)細(xì)胞獲得的一些特性只能通過支架對(duì)基因表達(dá)的影響及其對(duì)整個(gè)組織組織的支持作用來獲得

3.3用于3D細(xì)胞培養(yǎng)的細(xì)胞的來源和性質(zhì)

廣泛的細(xì)胞類型可以被取樣作為底物，以在3D培養(yǎng)中產(chǎn)生球體。至于組織工程，大多數(shù)時(shí)候需要特定類型的細(xì)胞群，如干細(xì)胞、自體細(xì)胞、同種異體細(xì)胞、異種細(xì)胞、祖細(xì)胞和多能細(xì)胞。同樣，3D培養(yǎng)使用這些細(xì)胞來獲得球體。此外，這種培養(yǎng)方法還包括這些細(xì)胞類型的轉(zhuǎn)基因變體，還包括細(xì)胞系或動(dòng)物來源的原代細(xì)胞

人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞與纖維蛋白的黏附

由于擔(dān)心免疫排斥，科學(xué)家們更喜歡使用自體或充其量是同種異體的細(xì)胞，盡管它們并不是沒有缺陷。事實(shí)上，在處理所有上述類型的細(xì)胞時(shí)，人們應(yīng)該記住，低可獲得性(3D培養(yǎng)中大多數(shù)細(xì)胞類型的常見問題)、在體外增殖能力方面遇到的困難或缺乏臨床應(yīng)用可能是主要的不利因素。然而，與其他類型的細(xì)胞不同，祖細(xì)胞和多潛能細(xì)胞顯示出有希望的結(jié)果，因?yàn)闆]有受到前面提到的所有限制的負(fù)擔(dān)。事實(shí)上，它們區(qū)分不同血統(tǒng)的能力是許多科學(xué)家深入研究的一個(gè)令人震驚的屬性。研究人員正竭力在體外控制這一過程，因?yàn)楦杉?xì)胞在體內(nèi)和體外的生長(zhǎng)存在巨大差異。干細(xì)胞可以被誘導(dǎo)為體內(nèi)分化的多能干細(xì)胞(IPS)。它們也可以從胰腺、心血管系統(tǒng)、腦、肺、肝、脂肪組織和骨髓等大量組織中分離出來。

【在3D細(xì)胞培養(yǎng)中生長(zhǎng)的細(xì)胞可以是干細(xì)胞、自體細(xì)胞、同種異體細(xì)胞、異種細(xì)胞、祖細(xì)胞和多潛能細(xì)胞。它們形成稱為球體的多層聚集體，顯示出類似組織的組織，由于它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上接近體內(nèi)器官組織，因此在許多應(yīng)用中被使用。最后，通過細(xì)胞連接和可溶性因子，可以觀察到細(xì)胞或基質(zhì)之間的直接和間接相互作用。】

4.3D細(xì)胞培養(yǎng)應(yīng)用

【作為一種研究細(xì)胞在反映活體條件的環(huán)境中行為的工具，3D細(xì)胞培養(yǎng)提供了許多應(yīng)用。以下是一些最著名和最有用的可用方法。】

4.1.組織工程中的三維細(xì)胞培養(yǎng)

對(duì)于普通或個(gè)別患者，3D細(xì)胞培養(yǎng)最近已成為組織工程領(lǐng)域的重大突破。事實(shí)上，3D細(xì)胞培養(yǎng)提供了解決組織修復(fù)的替代方法，組織再生和重建可能大大受益于3D細(xì)胞培養(yǎng)。

事實(shí)上，代替使用生物材料，可以在3D培養(yǎng)中使用微結(jié)構(gòu)纖維支架(例如用于皮膚重建的上皮真皮)來生成人體組織。不幸的是，組織工程可能非常昂貴，而且一些國(guó)家對(duì)這一應(yīng)用的監(jiān)管沒有很好的定義。
盡管如此，3D培養(yǎng)仍然是進(jìn)行干細(xì)胞和細(xì)胞分化研究的可靠方法。了解錯(cuò)綜復(fù)雜的機(jī)制，如成骨細(xì)胞如何轉(zhuǎn)變?yōu)楣羌?xì)胞，現(xiàn)在是可能的，而且是可重復(fù)的。在這種情況下，成骨可以通過干細(xì)胞表達(dá)I型膠原標(biāo)記物(CBFA-1、堿性磷酸酶、骨聯(lián)素、骨橋蛋白和JNK2)來觸發(fā)。因此，生產(chǎn)出的具有所需特性的細(xì)胞可以被注射到骨骼病變內(nèi)，以重建受損組織。

4.2.微流控三維細(xì)胞培養(yǎng)：器官芯片

隨著能夠精確控制微環(huán)境參數(shù)的微流控技術(shù)的發(fā)展，利用生物兼容的微流控芯片建立了長(zhǎng)期可控的3D細(xì)胞培養(yǎng)模型，方便了組織的操作和研究。這些芯片上的器官是仿生系統(tǒng)，通過模仿器官的微觀結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)機(jī)械特性和生化功能來復(fù)制活器官的關(guān)鍵功能。
器官芯片通過改進(jìn)現(xiàn)有的方法和帶來新的可能性，改變了3D細(xì)胞培養(yǎng)的方式：

為了更好地復(fù)制活組織的組織和功能，由膠原蛋白或聚合物基膜制成的微結(jié)構(gòu)被構(gòu)建在芯片微通道內(nèi)。與傳統(tǒng)的3D細(xì)胞培養(yǎng)不同，這些結(jié)構(gòu)實(shí)際上可以重建在體內(nèi)觀察到的功能。例如，人類呼吸的肺器官芯片就是肺泡毛細(xì)血管的模型。它集成了一層柔性聚合物膜，可以像在活人肺內(nèi)一樣運(yùn)動(dòng)。

呼吸中的肺器官芯片

微流控技術(shù)使芯片上的器官能夠在不同的尺度上進(jìn)行精確的流動(dòng)控制，以“灌溉”細(xì)胞培養(yǎng)。因此，通過為細(xì)胞帶來必要的營(yíng)養(yǎng)和其他元素來創(chuàng)造時(shí)空梯度是可能的。
器官芯片還可以促進(jìn)創(chuàng)建分隔的微流控系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)受控共培養(yǎng)并重建組織-組織界面。因此，可以發(fā)展許多疾病模型：例如，在惡性乳腺腫瘤和腦腫瘤的情況下，不同組織類型之間的溝通，或者當(dāng)乳腺癌細(xì)胞成為浸潤(rùn)性癌時(shí)的行為。
這項(xiàng)新技術(shù)完美地滿足了挑剔和復(fù)雜的3D細(xì)胞培養(yǎng)要求。事實(shí)上，它有助于模擬組織界面以模擬器官功能，同時(shí)徹底監(jiān)控和調(diào)節(jié)微環(huán)境(化學(xué)信號(hào)、流體流動(dòng)、機(jī)械現(xiàn)象)。作為三維細(xì)胞培養(yǎng)的宿主，微通道連接到流經(jīng)其中的流體混合的孔。這些通道由微流控輸出設(shè)備(流量測(cè)量和控制系統(tǒng))精確控制，這些設(shè)備調(diào)節(jié)微環(huán)境中的流量。
通過使用微流控芯片，微通道內(nèi)的受控細(xì)胞生長(zhǎng)由提供足夠的機(jī)械、化學(xué)和表面特性的適當(dāng)載體引導(dǎo)。歸根結(jié)底，通過芯片上的器官獲得的結(jié)果是組織良好的組織，更能代表體內(nèi)器官結(jié)構(gòu)及其過程。由于這種節(jié)省時(shí)間的仿生模型，藥物開發(fā)研究很容易進(jìn)行，以便在器官尺度或系統(tǒng)尺度(芯片上的多個(gè)器官)上研究人類的生理反應(yīng)。

4.3.3D細(xì)胞培養(yǎng)在藥物檢測(cè)中的應(yīng)用

藥物發(fā)現(xiàn)研究通常使用動(dòng)物模型進(jìn)行，已有30多年的歷史[46]。起初，這種做法在制藥行業(yè)是一項(xiàng)可管理的例行任務(wù)。然而，隨著時(shí)間的推移，可用的藥物分子越多，高通量藥物篩選就變得越昂貴，進(jìn)行這些測(cè)試所需的時(shí)間也就越長(zhǎng)。伴隨著這一現(xiàn)象，引發(fā)了關(guān)于動(dòng)物藥物測(cè)試的倫理爭(zhēng)議，這些測(cè)試甚至沒有很好地轉(zhuǎn)化為人類應(yīng)用。從那時(shí)起，3D培養(yǎng)通過提供與2D或動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)非常相似的體內(nèi)反應(yīng)在一定程度上解決了這些問題。事實(shí)上，一些研究表明，在3D培養(yǎng)中生長(zhǎng)的細(xì)胞對(duì)藥物治療的抵抗力更強(qiáng)，而使用其他培養(yǎng)方法則顯示出有希望的結(jié)果。

因此，3D細(xì)胞培養(yǎng)也可以被描述為一種用于藥物篩選的成本效益/節(jié)省時(shí)間的培養(yǎng)技術(shù)，因?yàn)樗鼧O大地縮短了藥物試驗(yàn)周期，同時(shí)使藥物試驗(yàn)更精確或更有針對(duì)性。例如，使用微工程應(yīng)用(芯片上的器官)，癌癥治療正在變得更好，通過更精確地針對(duì)特定細(xì)胞類型、明確的生物機(jī)制、精確的受體等來改善收益-風(fēng)險(xiǎn)平衡。不幸的是，仍然有太多藥物測(cè)試由于無法提供無進(jìn)展生存而不斷失敗。事實(shí)上，盡管3D細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)生的組織與實(shí)際的自然組織之間可能更接近活體，但仍存在差距。

【3D細(xì)胞培養(yǎng)呈現(xiàn)了許多有趣的應(yīng)用。其中，組織工程學(xué)專門通過注入3D細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)生的新組織來修復(fù)受損組織。這種培養(yǎng)方法試圖盡可能地縮小體外和體內(nèi)藥物測(cè)試模型之間的差距。因此，有越來越多的靶向癌癥治療方法可用。芯片器官和微流控等微工程應(yīng)用極大地促進(jìn)了藥物檢測(cè)過程的改進(jìn)。它們提供了對(duì)3D細(xì)胞培養(yǎng)微環(huán)境的精確控制，并允許比以前更精確和更容易地研究器官生理學(xué)。】

關(guān)于3D細(xì)胞培養(yǎng)的結(jié)論

細(xì)胞在三維環(huán)境中自然生長(zhǎng)、成熟和分化。使用3D培養(yǎng)是在體外重現(xiàn)這一過程的準(zhǔn)確方法。這就是為什么科學(xué)家們一直在研究廣泛的細(xì)胞類型，包括干細(xì)胞、自體細(xì)胞、同種細(xì)胞、異種細(xì)胞、祖細(xì)胞和多能細(xì)胞。與2D單層細(xì)胞培養(yǎng)不同，3D細(xì)胞培養(yǎng)模型幾乎可以完美地模擬體內(nèi)細(xì)胞的行為和組織(形態(tài)和生理)。可以通過使用腳手架或無腳手架的方法來組裝多層3D單元結(jié)構(gòu)。無論是否使用支架，由于細(xì)胞連接和可溶性因子的作用，構(gòu)成球體的細(xì)胞可以通過直接和間接的相互作用在自身和基質(zhì)/載體之間相互作用。如今，組織工程等許多應(yīng)用都源于3D細(xì)胞培養(yǎng)，這也得益于微流控芯片器官的出現(xiàn)，這也有助于改進(jìn)藥物測(cè)試。然而，隨著3D細(xì)胞培養(yǎng)的科學(xué)家們?nèi)栽谂φ莆掌渲械脑E竅。