不同于傳統(tǒng)的二維化單層細胞培養(yǎng),三維細胞培養(yǎng)系統(tǒng)是指將具有三維結(jié)構(gòu)不同材料的載體與各種不同種類的細胞在體外共同培養(yǎng),使細胞能夠在載體的三維立體空間結(jié)構(gòu)中遷移、生長,構(gòu)成三維的細胞2載體復合物。
　　組織工程學是20世紀80年代末期發(fā)展起來的一門新興邊緣學科。組織工程是應用細胞生物學、生物材料和工程學的原理，研究開發(fā)用于修復或改善人體病損組織或器官的結(jié)構(gòu)、功能的生物活性替代物的一門科學。組織工程的三要素為細胞、支架、生長信息，其核心目的在于使細胞按既定的設(shè)計生成具有特定的生物學功能的組織。
　　三維細胞培養(yǎng)系統(tǒng)的三維骨架由基質(zhì)材料構(gòu)建,主要作用是提供物理強度和張力,理想的基質(zhì)材料應具備以下特點：
　　1.良好的組織兼容性及生物可降解性;
　　2.良好的細胞界面,利于細胞黏附、增殖及分泌細胞外基質(zhì);
　　3.具有三維空間結(jié)構(gòu),有利于營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物的交換;
　　4.具有一定的強度和可塑性。三維骨架結(jié)構(gòu)除了提供足夠的機械強度外,還必須為種子細胞提供三維空間結(jié)構(gòu).
　　生物材料的三維結(jié)構(gòu)可在三個尺度水平上控制工程組織、器官的生長發(fā)育過程：
　　1.在cm-mm級水平?jīng)Q定工程組織的形狀和大小;
　　2.在μm級水平通過生物材料的空隙大小和形態(tài)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)細胞的遷移和生長;
　　3.在nm級水平通過生物材料的表面化學性質(zhì)調(diào)節(jié)與其接觸的細胞的粘附和基因表達。
　　目前以實現(xiàn)生物醫(yī)藥規(guī)模化生產(chǎn)為目的的大規(guī)模動物細胞培養(yǎng)技術(shù)雖已取得了顯著的發(fā)展,但以體外構(gòu)建與各類組織、器官相應的細胞三維生長類似物或等同物為主要目的的三維細胞培養(yǎng)系統(tǒng)尚處于不成熟的早期發(fā)展階段,諸如起細胞外基質(zhì)和/或生物支架作用的人造生物材料、培養(yǎng)基、培養(yǎng)裝置、不同類型細胞的共同培養(yǎng)和三維細胞培養(yǎng)物的血管形成等問題均有待進一步研究解決。隨著科學技術(shù)的不斷進步，三維細胞培養(yǎng)系統(tǒng)在組織工程中的應用必將帶來醫(yī)學變革，并為造福人類作出巨大貢獻。