【什么是三维细胞培养？】

三维细胞培养是一种区别于传统二维细胞培养的方法，能够更好地模拟体内细胞在三维空间中的生长和相互作用。

在二维培养中，细胞生长在平坦的培养皿底部或表面，通常呈现扁平的单层形态。

而三维培养中，模拟了更为真实的细胞微环境，细胞能够在载体的三维立体空间结构中，向各个方向生长，类似于它们在体内的生长方式。

三维培养技术既能保留体内细胞微环境的物质及结构基础，又能展现细胞培养的直观性及条件可控性的优势。

【为什么要采用三维细胞培养？】

1. 提升研究的生理相关性：

三维细胞培养能够更好地模拟细胞在体内的三维微环境，包括细胞之间的相互作用、细胞-基质相互作用以及细胞在三维空间中的分布。细胞在这种环境中更可能表现出更自然的形态、功能和信号传导，更接近体内的生理条件，有助于更准确地理解生理和病理过程。

示意：细胞均匀的贴附在3D微载体的孔洞里，并呈三维立体状态生长。

2. 更好地模拟肿瘤微环境：

对于肿瘤研究而言，三维细胞培养更能够模拟实际肿瘤组织的复杂性，包括细胞间的空间排列、细胞-基质相互作用等，有助于更好地研究肿瘤的生长、扩散和治疗反应。

3. 更适用于药物筛选：

由于三维培养更贴近实际体内情况，因此在药物筛选方面具有更高的预测性。药物在三维环境中的测试可能更能够反映它们在体内的效果，有助于提高药物研发的成功率。

4. 组织工程和再生医学应用：

三维细胞培养在组织工程和再生医学中得到广泛应用，有助于构建更为复杂和功能性的组织结构，为组织修复和替代提供可能。

【怎样实现大规模三维细胞培养？】

1. 选择合适的细胞系:

确保选择适合三维培养的细胞系，这涉及到细胞亲和性、增殖速率、不同细胞类型的相互作用等方面的考虑。

2. 选择合适的细胞支架

三维细胞培养通常需要支架或基质来提供细胞附着的表面。支架材料可以是生物可降解的或合成的，具体取决于实验需求。

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3. 设计培养介质：

为三维培养设计适当的培养基，以提供细胞所需的营养物质、生长因子和其他必要的条件。选用合适的、高质量的培养基可以大幅度提高培养细胞质效，降低生物制品的单位制造成本。

4. 灭菌和洁净操作：

保持培养环境的无菌性是至关重要的，以防止细菌、真菌或其他微生物的污染。使用全封闭式一次性无菌耗材，可以有效进行培养以及操作过程无菌保证，减少染菌风险的同时规避交叉污染。

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5. 规模化设备和设施：

大规模培养需要专门的生物反应器或生物发酵罐。确保有足够的培养空间、搅拌设备、温度控制系统和其他必要的设施。

6. 维持合适的环境条件：

保持适当的温度、营养、气体和pH水平对于细胞的生长和分化至关重要，自动化系统可以帮助稳定这些参数。

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7. 监测和控制：

实时监测培养系统中的细胞状态，使用合适的传感器和控制系统来调整培养条件。这样可以及时监控并提示染菌风险，确保细胞在最佳状态下生长。

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8. 收获和处理：

当培养达到所需的细胞密度和状态时，需进行细胞收获处理（包含细胞浓缩、清洗、重悬等操作）以及无菌制剂灌装，有效保证细胞制剂质量一致性、稳定性、安全性等。

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