定義
三維細胞培養技術 ( three-dimensionalcell culture, TDCC ) 是指將具有三維結構不同材料的載體與各種不同種類的細胞在體外共同培養, 使細胞能夠在載體的三維立體空間結構中遷移、生長, 構成三維的細胞-載體複合物。
套用
三維細胞培養技術有著重要的套用。普通的細胞培養由於細胞在體外改變的環境下增生逐漸喪失了原有的性狀，往往和體內情況不相符，而動物實驗完全在體內進行, 但由於體內的多種因素制約以及體內和外界環境相互影響而變得複雜化, 難以研究單一過程，且難以研究中間過程。三維細胞培養技術是介於單層細胞培養與動物實驗之間的一種技術，既能最大程度的模擬體內環境，又能展現細胞培養的直觀性及條件可控性的優勢。
腫瘤生物學：腫瘤的實驗性治療、腫瘤的侵襲性、轉移和中心壞死的機制、腫瘤的血管形成和營養供給、體內基因表達、測試藥物對腫瘤生長和向鄰近組織轉移的抑制效果的模擬等方面。
軟骨和骨組織：成熟的軟骨細胞和幹細胞被廣泛用於三維細胞培養，以再生損傷的軟骨、骨、韌帶、肌腱和膝關節半月板。
循環系統和心臟：在成熟的組織中及時產生血管網路是組織工程的重要課題；在治療領域, 所關心的也是如何有目的地改變血管形成，以抑制腫瘤的進展。
神經系統：培植單一神經元成為多細胞聚集體、海馬體活標本切片後測試神經元電勢、神經幹細胞培養治療老年痴呆症、帕金森病等。
三維細胞培養科研前沿：
1、三維細胞組織加拉伸力培養模型TissueTrain可拉應力刺激三維水凝膠支架細胞組織培養系統
三維細胞組織加力培養模型之功能亮點：
1.腫瘤生物學：腫瘤的實驗性治療、腫瘤的侵襲性、轉移和中心壞死的機制、腫瘤的血管形成和營養供給、體內基因表達、測試藥物對腫瘤生長和向鄰近組織轉移的抑制效果的模擬等方面。
2.軟骨和骨組織：成熟的軟骨細胞和幹細胞被廣泛用於三維細胞培養，以再生損傷的軟骨、骨、韌帶、肌腱和膝關節半月板。
3.循環系統和心臟：在成熟的組織中及時產生血管網路是組織工程的重要課題；在治療領域, 所關心的也是如何有目的地改變血管形成，以抑制腫瘤的進展。
4.神經系統：培植單一神經元成為多細胞聚集體、海馬體活標本切片後測試神經元電勢、神經幹細胞培養治療老年痴呆症、帕金森病等。
三維細胞培養科研前沿：
1、三維細胞組織加拉伸力培養模型
三維細胞組織加力培養模型之功能亮點：
加力拉伸三維細胞組織培養真正意義上的三維培養——該系統以多種包被表面
(Amino、Collagen (Type I or IV)、Elastin、 ProNectin (RGD)、
Laminin (YIGSR))的膠原水凝膠為細胞外基質支架在生物材料
支架研究方面，與傳統的納米纖維支架和多孔支架相比，
水凝膠支架交聯網路中含有大量水分，可以很好地供給細胞養分,
同時還可以交聯生物活性因子調節細胞的生長和分化，
因此水凝膠支架可以更好地模擬細胞生長所需的類組織樣物理
和空間結構，並且可塑性高、製作工藝相對簡單、臨床套用方便。
由於膠原蛋白是人體內含量最豐富的蛋白(約占總蛋白25%)，
是細胞外基質中最常見的蛋白質，膠原蛋白纖維上還有精氨酸
一甘氨酸一天冬氨酸等胺基酸序列，可以為細胞表層整合蛋白
所識別和貼附。
•並且膠原蛋白本身是天然材料免疫排斥反應小，而且其交聯
•過程不需其他化學試劑的引入，可自我交聯形成凝膠三維支架，
•其生物相容性更為突出。因此，膠原水凝膠受到人們的廣泛關注。
•在過去幾十年中，組織工程專家致力於研發能更好模擬三維培養
•類似物的材料以克服二維細胞培養的不足。為達到這個目的，將 細胞接種於多微孔支架、納米纖維支架及水凝膠支架進行培養。
•多微孔支架使用方便，但它的孔徑(-1 O0 μm)遠大於平均細胞直
•徑(一10 μm)，因此實際相當於二維培養。納米纖維支架使用纖維狀
•的細胞外基質蛋白更好地模擬了三維結構， 但是它的力學性能很難
•達到使用要求。而水凝膠支架因在液態時包裹細胞，固態時形
•成交聯網路，可使大量細胞分散黏附於其中，使移植細胞都能接觸基質，
•這才相當於真正意義上的三維培養。而且膠原凝膠是含水凝膠，營養物
•可以自由進出凝膠網路，使分散於網路中的細胞都能得到營養，
•因此膠原水凝膠具有良好的親水性及細胞相容性。除此之外，
•液態膠原易於添加各種生長因子，對細胞生長及分化起到重要作用
1)三維細胞牽張應力載入刺激：對生長在三維狀態下的細胞進行靜態
的 或者周期性的應力刺激
2)三維細胞培養：使用三維組織培養模具和三維細胞培養板可以進行
三維細胞培養
3)三維細胞應力載入：通過Flexcell應力載入系統和弧矩形載入平台對
生長在三維環境下的細胞進行單軸向或者雙軸向的靜態或者周期性的
應力載入實驗
4)動力模擬實驗:可建立特製的各種模擬實驗：心率模擬實驗，步行模擬實驗，
跑動模擬實驗和其他動力模擬實驗
5)生物人工組織構建：可構建長度達35mm的生物人工組織
6)觀察細胞應力下實時反映：使用顯微鏡實時觀察細胞在三維狀態下的反應7
）多種基質蛋白包被的尼龍網錨可以加強細胞與網錨的結合。
2、三維細胞組織加力培養模型三維細胞組織壓力載入培養系統模型
三維細胞培養之三維細胞壓力培養1）該系統對各種組織、三維細胞培養物提供周期性或靜態的壓力加
載；
2）基於柔性膜基底變形、受力均勻;
3）可實時觀察細胞、組織在壓力作用下的反應;
4）可有選擇性地封阻對細胞的應力載入;
5）同時兼備多通道細胞牽拉力載入功能;
6）多達4通道，可4個不同程式同時運行，進行多個不同壓力
形變率對比實驗；
7）同一程式中可以運行多種頻率(0.01- 5 Hz)，多種振幅和多種波形；
8）更好地控制在超低或超高應力下的波形；
9）多種波形種類：靜態波形、正旋波形、心動波形、三角波形、矩形以及各種特製波形；
10)電腦系統對壓力載入周期、大小、頻率、持續時間精確智慧型調控
典型套用範圍：
檢測各種組織和細胞在壓力作用下的生物化學反應，例如：胃上皮細胞、腸上皮細胞、軟骨組織，
椎間盤骨組織，肌腱組織，韌帶組織，以及從肌肉、肺（肺細胞）、心臟、血管、皮膚、肌腱、
韌帶、軟骨和骨中分離出來的細胞
3、三維細胞組織加力培養模型三維細胞組織牽張拉伸力載入培養系統模型
三維細胞培養之三維細胞拉力載入培養1）該系統對二維、三維細胞和組織提供軸向和圓周應力載入；
2）基於柔性膜基底變形、受力均勻;
3）可實時觀察細胞、組織在應力作用下的反應;
4）可有選擇性地封阻對細胞的應力載入;
5）同時兼備多通道細胞壓力載入功能;
6）與Flex Flow平行板流室配套，可以在牽拉細胞的同時施加
流體切應力;
7）多達4通道，可4個不同程式同時運行，進行多個不同拉伸形變率對比實驗；
8）同一程式中可以運行多種頻率，多種振幅和多種波形；
9）更好地控制在超低或超高應力下的波形；
10）多種波形種類：靜態波形、正旋波形、心動波形、三角波形、矩形以及各種特製波形；
11)電腦系統對牽張拉伸力載入周期、大小、頻率、持續時間精確智慧型調控
典型套用範圍：載入分析各種細胞在應力刺激下的生物化學反應:
例如：骨骼細胞、肺細胞、心肌細胞、血細胞、皮膚細胞、肌腱細胞、韌帶細胞、軟骨細胞和骨細胞、
腎膀胱細胞、平滑肌細胞/尿路上皮及尿路上皮細胞、眼上皮細胞、眼小梁組織細胞、腎小管上皮細胞、
腸上皮細胞、胃上皮細胞等細胞牽張拉伸力載入。
常用培養模型
自發性細胞聚集
基質覆蓋培養
旋轉燒瓶培養
微載體培養
預置支架培養
旋轉細胞培養系統(rotary cell culture system, RCCS)
細胞拉應力載入培養
細胞壓應力載入培養
細胞流體切應力載入培養
三維細胞水凝膠支架培養
1.自發性細胞聚集
2.基質覆蓋培養
3.旋轉燒瓶培養
4.微載體培養
5.預置支架培養
6.旋轉細胞培養系統(rotary cell culture system, RCCS)
7.細胞拉應力載入培養
8.細胞壓應力載入培養
9.細胞流體切應力載入培養
10.三維細胞水凝膠支架培養
