3D細胞培養技術

細胞在平面上生長是人為的和不自然的，因為這與細胞能夠以佳狀態進行旺盛生長的體內環境并不相同。因此，傳統的2D單層細胞培養物很難恰當地反映出細胞的體內生長環境，進而可能造成細胞結構和組織功能的缺失。
       三維（3D）細胞培養技術能夠更好地模擬生物體內細胞存活的自然環境，其自然條件可保持細胞間相互作用和更逼真的生化和生理反應。在3D環境中，細胞對內源性和外源性刺激（如溫度、pH、營養吸收、轉運和分化等方面的改變）應答更接近于它們在體內的反應。
       再生醫學的力量為理解發育、老化和組織年輕化等許多有趣的細胞進程提供了方法，了解生物學中這些有趣過程的一方法就是研究與生物體非常相似的模型系統，這使得3D細胞培養成為*的研究工具。

       3D細胞培養技術使諸多科研工作者從中受益，因此在過去十年里，研究人員也不斷開發出更多3D細胞培養系統，使研究人員可以在體外保持細胞的天然3D結構，改善細胞培養環境，輔助它們生長于更接近體內的環境條件中。

       3D細胞培養技術很多，但總結起來可以分為3類：
       基本原理：
       水凝膠是水膨脹性的高分子網絡，被設計用來模擬復雜的細胞外微環境。水凝膠由水、ECM蛋白和生長因子組成。用于三維細胞培養的一代水凝膠是從小鼠肉瘤細胞基底膜提取的ECM聚合物，新一代的合成、混合或基于多肽的材料則可以制備滿足特定需求的培養環境，為每個細胞和應用需求提供合適的選擇。
       天然水凝膠
       ECM凝膠：從小鼠肉瘤細胞基底膜提取的天然ECM，可以提供非常豐富的營養，與細胞的發育具有高度兼容性。ECM的主要組分是層粘連蛋白、IV型膠原、蛋白多糖硫酸乙酰肝素和巢蛋白。這種水凝膠聚合物可通過20-40°C熱激活，凝膠化過程也是可逆的(蛋白質濃度:8–12mg/ml)。
       MaxGel? 胞外基質：MaxGel人細胞外基質源于體外培養的細胞基底膜，含有可預測的低水平內源生長因子，更適合需要更明確和特征再造BME的應用，終可降低實驗的可變性。MaxGel人細胞外基質（ECM）含有多種細胞外基質成分，包括膠原蛋白、層粘蛋白、纖連蛋白、腱生蛋白、彈性蛋白以及大量的蛋白聚糖及粘多糖等。用于細胞培養的ECM可以高效地重現上皮細胞與間質在皮膚發育及器官型細胞培養過程中的協同作用。MaxGel?可以促進細胞生長和遷移，已被證實可以促進多種類型細胞的增殖，包括神經干細胞、神經細胞、神經膠質細胞。
       Cultrex? 3-D培養工具
       3-D Culture MatrixTM RGF BME低生長因子基底膜抽提物，經過效果驗證，專為滿足三維培養研究的需求而研制。為了提供標準化的3D培養基底膜抽提物產品，采用一套特殊工藝來降低生長因子以更好的保證批間一致性，并將基質的標準濃度控制在15 mg/ml左右，隨后在三維培養條件下對本品的效能進行評估驗證。
       天然水凝膠技術優勢：
       建立已久，支持文獻和應用較多
       提供天然生物配體
       通常含有生長因子和細胞因子
       合成水凝膠
       HyStem?細胞培養支架--- 定制合成的ECM
       HyStem產品是個可定制的合成ECM，與體內條件非常相近。使用HyStem 平臺，研究人員可控制生長因子、黏附因子和ECM 蛋白的摻入、水凝膠硬度及細胞囊化等。由于HyStem 是一種合成的基質，而不是生物提取物，所以研究人員能夠密切
控制細胞環境的組成。
       HyStem 的成分包括化學合成的HyStem（巰基化透明質酸）、Extralink?（硫醇反應性交聯劑）、脫氣的水和生物純化的Gelin-S?（變性膠干細胞的天然環境富含透明質酸，因此，HyStem 試劑盒是培養干細胞的佳選擇。HyStem 水凝膠支架精密模仿了天然的細胞外基質環境，含有豐富的透明質酸和
膠原纖維，同時具有定制靈活性，能加入適當的生長因子、附著因子和蛋白。
       HydroMatrix?多肽水凝膠
       HydroMatrix?水凝膠是一種合成多肽納米纖維支架，通過高度交聯的多肽水性凝膠中的天然三維結構來實現對合成基質的精控制。HydroMatrix支架可以在溫度或離子強度變化刺激下從液態前體自組裝為高度交聯的三維多肽水性凝膠。通過調整HydroMatrix溶液的濃度，研究人員可以控制3-D結構的柔韌性，并對結構進行剪裁以滿足個人需求。HydroMatrix?可以促進細胞生長和遷移，已被證實可以促進多種類型細胞的增殖，包括神經干細胞、神經細胞、神經膠質細胞。
       HydroMatrix多肽水凝膠可支持佳的細胞生長環境。大鼠神經干細胞(NSCs)在3種平面上進行培養：NSCs在組織培養塑料平面生長很差(A)，在多聚賴氨酸/層粘蛋白處理的平面上長勢稍好(B)，但在0.5% (w/v)的HydroMatrix多肽水凝膠上表現出佳的生長狀態(C)
       合成水凝膠技術優勢:
       明確無動物源成分和病原物
       無生長因子，無批間差異
       可通過額外添加特異的生物相關氨基酸序列實現進一步功能化