在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)細(xì)胞，似乎是司空見慣的事。不過，研究人員逐漸意識(shí)到，在細(xì)胞培養(yǎng)中引入第三個(gè)維度，才能與天然的生長(zhǎng)環(huán)境更貼合。于是，三維細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
　　三維細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)的培養(yǎng)工具：
　　毫無疑問，我們身體中的大多數(shù)細(xì)胞都停留在3D環(huán)境中。就細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)的相互作用、細(xì)胞之間的通訊以及可溶因子的轉(zhuǎn)運(yùn)而言，3D微環(huán)境與2D培養(yǎng)相比更為復(fù)雜。近年來，研究人員意識(shí)到，細(xì)胞微環(huán)境的改變可能導(dǎo)致細(xì)胞行為和病理出現(xiàn)重大差異。
　　即便是微小的差異，比如細(xì)胞是生長(zhǎng)在玻璃上還是塑料上，都可能改變它對(duì)藥物的反應(yīng)。
　　如今，三維細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)有很多種選擇。膠原蛋白是許多組織的主要蛋白質(zhì)組分，也是3D培養(yǎng)的良好材料。可以選擇膠原蛋白，將pH和溫度調(diào)整到生理范圍，讓膠原蛋白自我組裝成水凝膠。不過，膠原水凝膠的缺點(diǎn)是通常非常柔軟，因此在需要穩(wěn)固的測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，它們往往不是佳選擇。
　　三維細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)的賣點(diǎn)之一是能夠測(cè)試應(yīng)力對(duì)細(xì)胞行為的影響。研究人員對(duì)調(diào)整水凝膠的機(jī)械性能非常感興趣，但天然的生物聚合物難以控制這一特征。因此，人們大多選擇合成水凝膠。聚乙二醇（PEG）水凝膠在3D培養(yǎng)中就很受歡迎，目前已被廣泛使用。不過，缺點(diǎn)在于細(xì)胞回收。為了解決這個(gè)問題，一些PEG試劑盒包含肽段降解序列，可利用基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）來切割。
　　一些研究人員正嘗試將明膠和光交聯(lián)劑結(jié)合起來，以改造天然聚合物的生物相容性。通過3D打印等分層策略，他們可利用光的模式來鎖定凝膠結(jié)構(gòu)。據(jù)專家介紹，將可調(diào)整的機(jī)械性能與水凝膠降解相結(jié)合，有望通過生長(zhǎng)因子或其他分子來修飾環(huán)境。可擴(kuò)展到彈性蛋白。