三维(3D)细胞培养简介

三维（3D）细胞培养（图片来自网络）

细胞培养在生理学、生物化学、疾病潜在机制以及药物筛选中发挥着十分重要的作用。我们日常所应用最多的传统二维（2D）细胞培养使细胞生长于聚酯或玻璃的表面，同时培养液能够给细胞生长提供营养，但是人体是不断处于动态的，2D细胞培养也存在许多局限性，不能模拟生理条件和组织微环境，如活组织的结构、生理和细胞-基质相互作用。所以为了更加接近人体或动物最真实的细胞生长环境 ， 科研人员目前正在开发新的体外三维（3D）细胞培养系统，如添加力学、磁场、电场等等，为细胞的研究提供更多的研究方法和手段。

三维(3D)培养，是一种模拟体内三维生长环境的细胞培养方式。通过让细胞聚集成3D球体或者将细胞在成分结构类似于实体组织的三维结构载体上粘附、伸展和生长，从时间和空间上共同调控细胞的增殖和分化，使组织结构和功能得以较大程度保留。

与2D培养相比，3D培养更真实地再现了细胞与细胞之间以及细胞与胞外基质之间的相互作用，更准确地模拟细胞在组织中的实际微环境，细胞行为特性更接近于生物体内的生存状态。

3D培养的应用

包括新药筛选、肿瘤细胞系统生物学、干细胞研究、功能组织植入和其它细胞分析等研究领域。

3D细胞培养方法

无支架3D培养：使用经细胞排斥材质处理的细胞培养器皿或使用悬滴、微流控等特殊系统开展细胞培养，阻止细胞在器皿表面的贴附，迫使其聚集成团形成细胞微球。通过这种方法得到的3D细胞模型具有完整的球体结构，可以自发形成细胞外基质，并良好地模拟体内环境下的氧和营养梯度。无支架3D培养包括超低吸附材质微球培养板、悬滴法、磁悬浮法等。

基于支架的3D细胞培养：支架提供物理支持，从简单的机械结构到类似细胞外间质类似物，细胞可以在支架上聚集，增殖和迁移。

常见的支架包括天然水凝胶、合成水凝胶以及其他装置等。

CELLImage成像仪在3D细胞培养实验中的应用

将hela细胞接种于96孔超低吸附材质微球培养板，然后使用CELLImage全自动活细胞成像仪（4×物镜）每30分钟采集一次图像对球体形成的过程进行 观察。通过监测hela细胞从散在细胞形成球体、生长增殖的全过程共计4天左右，发现Hela细胞所占面积较小，但能有效形成球状体。

CELLImage监测肿瘤球体生长全过程

通过CELLImage全自动活细胞成像仪在4×物镜下延时成像，且通过CELLImage全自动活细胞成像仪的分析软件估算球体覆盖的面积通过得到球体面积的结果，发现肿瘤球体面积持续直至48小时左右保持稳定，即肿瘤球聚集完成。后续对肿瘤球生长进行持续监测，随着时间增长，肿瘤球占比逐渐增大。

结 论

CELLImage全自动活细胞成像仪可以对3D细胞培养球体形成过程进行完美监测。

使用CELLImage全自动活细胞成像仪对3D肿瘤球研究带来便利，通过延时拍摄，可获得3D肿瘤球的各个阶段图像，监测各时段3D肿瘤球的变化，确保3D肿瘤球实验的顺利进行。