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三維(3D)細(xì)胞培養(yǎng)簡介

三維（3D）細(xì)胞培養(yǎng)（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

細(xì)胞培養(yǎng)在生理學(xué)、生物化學(xué)、疾病潛在機(jī)制以及藥物篩選中發(fā)揮著十分重要的作用。我們?nèi)粘Ｋ鶓?yīng)用最多的傳統(tǒng)二維（2D）細(xì)胞培養(yǎng)使細(xì)胞生長于聚酯或玻璃的表面，同時培養(yǎng)液能夠給細(xì)胞生長提供營養(yǎng)，但是人體是不斷處于動態(tài)的，2D細(xì)胞培養(yǎng)也存在許多局限性，不能模擬生理條件和組織微環(huán)境，如活組織的結(jié)構(gòu)、生理和細(xì)胞-基質(zhì)相互作用。所以為了更加接近人體或動物最真實的細(xì)胞生長環(huán)境 ， 科研人員目前正在開發(fā)新的體外三維（3D）細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)，如添加力學(xué)、磁場、電場等等，為細(xì)胞的研究提供更多的研究方法和手段。

三維(3D)培養(yǎng)，是一種模擬體內(nèi)三維生長環(huán)境的細(xì)胞培養(yǎng)方式。通過讓細(xì)胞聚集成3D球體或者將細(xì)胞在成分結(jié)構(gòu)類似于實體組織的三維結(jié)構(gòu)載體上粘附、伸展和生長，從時間和空間上共同調(diào)控細(xì)胞的增殖和分化，使組織結(jié)構(gòu)和功能得以較大程度保留。

與2D培養(yǎng)相比，3D培養(yǎng)更真實地再現(xiàn)了細(xì)胞與細(xì)胞之間以及細(xì)胞與胞外基質(zhì)之間的相互作用，更準(zhǔn)確地模擬細(xì)胞在組織中的實際微環(huán)境，細(xì)胞行為特性更接近于生物體內(nèi)的生存狀態(tài)。

3D培養(yǎng)的應(yīng)用

包括新藥篩選、腫瘤細(xì)胞系統(tǒng)生物學(xué)、干細(xì)胞研究、功能組織植入和其它細(xì)胞分析等研究領(lǐng)域。

3D細(xì)胞培養(yǎng)方法

無支架3D培養(yǎng)：使用經(jīng)細(xì)胞排斥材質(zhì)處理的細(xì)胞培養(yǎng)器皿或使用懸滴、微流控等特殊系統(tǒng)開展細(xì)胞培養(yǎng)，阻止細(xì)胞在器皿表面的貼附，迫使其聚集成團(tuán)形成細(xì)胞微球。通過這種方法得到的3D細(xì)胞模型具有完整的球體結(jié)構(gòu)，可以自發(fā)形成細(xì)胞外基質(zhì)，并良好地模擬體內(nèi)環(huán)境下的氧和營養(yǎng)梯度。無支架3D培養(yǎng)包括超低吸附材質(zhì)微球培養(yǎng)板、懸滴法、磁懸浮法等。

基于支架的3D細(xì)胞培養(yǎng)：支架提供物理支持，從簡單的機(jī)械結(jié)構(gòu)到類似細(xì)胞外間質(zhì)類似物，細(xì)胞可以在支架上聚集，增殖和遷移。

常見的支架包括天然水凝膠、合成水凝膠以及其他裝置等。

CELLImage成像儀在3D細(xì)胞培養(yǎng)實驗中的應(yīng)用

將hela細(xì)胞接種于96孔超低吸附材質(zhì)微球培養(yǎng)板，然后使用CELLImage全自動活細(xì)胞成像儀（4×物鏡）每30分鐘采集一次圖像對球體形成的過程進(jìn)行 觀察。通過監(jiān)測hela細(xì)胞從散在細(xì)胞形成球體、生長增殖的全過程共計4天左右，發(fā)現(xiàn)Hela細(xì)胞所占面積較小，但能有效形成球狀體。

CELLImage監(jiān)測腫瘤球體生長全過程

通過CELLImage全自動活細(xì)胞成像儀在4×物鏡下延時成像，且通過CELLImage全自動活細(xì)胞成像儀的分析軟件估算球體覆蓋的面積通過得到球體面積的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)腫瘤球體面積持續(xù)直至48小時左右保持穩(wěn)定，即腫瘤球聚集完成。后續(xù)對腫瘤球生長進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測，隨著時間增長，腫瘤球占比逐漸增大。

結(jié) 論

CELLImage全自動活細(xì)胞成像儀可以對3D細(xì)胞培養(yǎng)球體形成過程進(jìn)行完美監(jiān)測。

使用CELLImage全自動活細(xì)胞成像儀對3D腫瘤球研究帶來便利，通過延時拍攝，可獲得3D腫瘤球的各個階段圖像，監(jiān)測各時段3D腫瘤球的變化，確保3D腫瘤球?qū)嶒灥捻樌M(jìn)行。