三維細胞培養(yǎng)技術(shù)

三維細胞培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用

2021/10/101背景資料

體外建立適合細胞和組織生長的生理微環(huán)境對醫(yī)學(xué)研究至關(guān)重要，而傳統(tǒng)的單層平面培養(yǎng)的細胞無論是在形態(tài)，結(jié)構(gòu)和功能方面都與在體內(nèi)自然生長的細胞相去甚遠，由于無基質(zhì)支持，細胞僅能貼壁生長，從而失去其原有的形態(tài)特征及生長分化能力。2021/10/102三維細胞培養(yǎng)技術(shù)以其能為細胞和組織創(chuàng)造一個均衡獲取營養(yǎng)物質(zhì)、進行氣體交換和廢物排出的理想生理場所，又易于形成具有合理形態(tài)和生理功能的組織器官等特點。2021/10/103

優(yōu)勢

促進細胞近似于體內(nèi)的基因表達、基質(zhì)分泌

及細胞功能活動，形成一定的三維結(jié)構(gòu)

提供類似體內(nèi)生長環(huán)境的支架或基質(zhì)，

建立細胞間及細胞與胞外基質(zhì)間的聯(lián)系

2021/10/104因不同的方式提供給細胞最適宜的生長環(huán)境，形成以下幾種培養(yǎng)方式:皮氏培養(yǎng)瓶攪拌式生物反應(yīng)器中空纖維生物反應(yīng)器灌注小室微重力旋轉(zhuǎn)生物反應(yīng)器2021/10/105

三維細胞培養(yǎng)技術(shù)也常被應(yīng)用于藥物載體、藥物毒理、藥物篩選、腫瘤治療等方面的研究。2021/10/106兩種方法2021/10/107Top-down方法可生物降解的支架材料和水凝膠由生物可降解聚合物組成，例如聚（乳酸），聚（乙醇酸）。細胞封裝在支架能積極成長并聚集。雖然它們的生長速率可以通過培養(yǎng)基中的生長因子控制，但是三維設(shè)計的組織具有精確控制的細胞類型，但是目前細胞-細胞相互作用的機理尚未明確。這些納米纖維支架可以向暫定單元格對齊方式或粘連因形態(tài)，但它難以保持這些效果，因為納米纖維完全覆蓋培養(yǎng)的細胞和表達的ECM的細胞。因此，使用可生物降解基質(zhì)如凝膠或纖維支架的常規(guī)做法有若干限制。2021/10/108Bottom-up方法fibronectin(FN)纖維蛋白gelatin(G)明膠layer-by-layer(LbL)2021/10/109三維細胞培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用干細胞分化、生長 骨髓間充質(zhì)干細胞又稱為骨髓基質(zhì)干細胞，為造血干細胞的生長、分化及自我更新提供重要的微環(huán)境，具有多向分化潛能。能分化為造血實質(zhì)細胞和基質(zhì)細胞，以及肌肉細胞、脂肪細胞、骨細胞、軟骨細胞等各種類型細胞。2021/10/1010血管組織再生

血管組織再生需要細胞、細胞外基質(zhì)和信號系統(tǒng)共同參與完成。三維細胞培養(yǎng)技術(shù)可使細胞呈立體生長。更接近于體內(nèi)生長模式，為血管生長模擬了類似于體內(nèi)的三維空間．并在生長因子的作用下誘導(dǎo)細胞發(fā)生出芽、增生、遷移或分化等一系列變化，對于評估各種影響因素對血管生成更具有實際應(yīng)用價值。2021/10/1011器官與組織修復(fù)肝臟修復(fù)：利用具有獨立中空纖維膜系統(tǒng)的三維多室生物反應(yīng)器，培養(yǎng)人原代肝實質(zhì)和非實質(zhì)細胞。結(jié)果顯示所培養(yǎng)的實質(zhì)細胞團塊內(nèi)可見復(fù)雜的膽管網(wǎng)絡(luò)和祖細胞樣的細胞集落，并檢測到血管樣結(jié)節(jié)部位的分裂細胞中含肝細胞生長因子，為臨床上體外培養(yǎng)肝細胞，用于肝臟移植提供依據(jù)。

2021/10/1012心臟的修復(fù)：采用微米和納米級的三維細胞培養(yǎng)系統(tǒng)培養(yǎng)心肌干細胞，觀察到心肌干細胞在i維灌流培養(yǎng)系統(tǒng)中粘附、增殖的潛伏期顯著高于二維靜止培養(yǎng)，提示三維細胞培養(yǎng)技術(shù)為心肌細胞的再生，以及心臟疾病的治療提供了有效的途徑。

骨組織的修復(fù)：用光敏感脂質(zhì)體．藻酸鹽凝膠對骨源細胞進行三維固化培養(yǎng)，觀察到細胞被較好地定位于凝膠中。并保持良好的活力．顯示該三維固化方法可促進骨源細胞在理想位置的生長，利于骨組織工程支架和人工骨組織的研究。

2021/10/1013在神經(jīng)科的應(yīng)用對機理的研究： Athree-dimensionalhumanneuralcellculturemodelofAlzheimer'sdisease.

對神經(jīng)再生的研究： Controlledsurfacemorphologyandhydrophilicityofpolycaprolactonetowardselectivedifferentiationofmesenchymalstemcellstoneurallikecells