一、服务概况

嘉美生物细胞3D培养是将细胞置于三维空间环境中进行体外培养的技术，与传统的二维单层培养相比，能够更好地模拟体内细胞生长的三维结构和生理微环境。该技术可使细胞形成球状体（spheroids）或类器官（organoids），在形态学和功能上都更接近自然组织。细胞3D培养实验服务广泛应用于肿瘤研究、药物筛选、干细胞分化、组织工程和再生医学等领域，可为科研和药物研发提供更具生理相关性的体外模型。

二、技术原理

细胞3D培养实验基于细胞自然聚集与自组装的原理，使细胞在模拟体内微环境的三维空间中生长、增殖和分化。其核心机制在于模拟细胞-细胞和细胞-细胞外基质（ECM）之间的三维互作，弥补了传统2D培养中细胞以单层方式附着于平面生长、难以真实反映组织结构的缺陷。

与三维（3D）培养的核心特征对比如下：

模拟真实性：二维（2D）细胞，呈单层生长，缺乏细胞间相互作用。三维（3D）培养，细胞形成球状体或类器官，更贴近体内微环境。

生理相关性：二维（2D）细胞，细胞间互作有限，预测能力较差。三维（3D）培养，细胞间和细胞-ECM互作充分，数据更准确。

适用检测：二维（2D）细胞，CTG（CellTiter-Glo）。三维（3D）培养，3D CTG。

培养周期：二维（2D）细胞，可长期培养。三维（3D）培养，短期培养为主。

与传统2D细胞实验相比，3D培养下的肿瘤细胞对化疗药物的敏感性可较2D模型提升约30%，显著提高药物筛选的准确性。3D细胞模型可更准确地复制体内条件，与传统的2D培养相比提供更优越的预测能力。

三、服务流程与技术路线

1、悬滴培养法：采用GravityPlus板，利用重力使细胞自然聚集形成三维球状微组织；96孔板，细胞悬滴法；2-4天形成微组织；无需支架介质、无支架介质的自然培养方式，适用于多种细胞类型和药物筛选。

2、基质胶包埋法（3D Matrigel）：将细胞接种于Matrigel基质中，模拟体内细胞外基质环境 96孔板，Matrigel基质；3-14天；提供真实的ECM相互作用，适用于细胞侵袭、迁移、分化等复杂行为研究。

3、超低吸附培养法：使用超低吸附圆底板培养，细胞不贴壁、自发形成球状体；96孔/384孔超低吸附圆底板；视细胞类型而定；模拟肿瘤微环境，反映肿瘤异质性，支持高通量筛选。

4、在技术细节上，3D培养平台支持单细胞系培养和多种细胞系共培养：在单独培养条件下，细胞可形成3D球体，其大小与形态呈细胞系依赖性差异；共培养条件下，不同细胞可形成具有特征性空间组织的3D聚集体。与2D培养相比，细胞在3D体系中呈现转录表达谱改变，干性相关基因表达增强，并表现出更高的化疗药物耐受性。

四、服务说明与样本要求

1、细胞样本：提供处于对数生长期、生长状态良好、活率>90%的细胞株；冻存细胞干冰运输，培养活细胞用装满培养基的培养瓶常温或4℃低温运输，瓶口密封。

2、细胞数量：因细胞类型和3D培养方式而异，建议每株细胞提供足够数量的细胞用于预实验和正式实验（通常需1×10⁶-1×10⁷个）。

3、待测药物/试剂：如需药物处理或毒性测试，提供待测化合物信息（溶解性、保存条件、处理浓度方案等）。

4、运输要求：遵循GB/T 45743-2025《生物样本 细胞运输通用要求》标准；活细胞运输容器应保证无菌且温度稳定；生物危险样本需提前申报。

5、实验方案：明确3D培养方式（悬滴法/基质胶法/超低吸附法）、细胞类型、分组设置、检测指标及特殊处理要求。

6、实验说明： ① 如使用Matrigel包埋法，所有操作需在冰上进行，防止胶提前聚合；② 提供细胞时务必注明培养条件（培养基种类、血清浓度、传代比例等）；③ 建议提供阳性对照细胞或已知在3D条件下形成球状体良好的细胞株以辅助体系验证；④ 含传染性病原体样本须提前申报，以便在相应的生物安全等级下操作。

五、交付内容

1、3D微组织成品：球状体或类器官培养产物（保存于超低吸附板或基质胶中）。

2、显微照片：各时间点的3D培养形态照片（显微镜或高内涵成像系统拍摄）。

3、检测数据：3D CTG细胞活力数据、球状体大小和数量统计分析结果。

4、完整实验报告：含3D培养条件、实验步骤、数据处理方法及结果说明。

5、活细胞状态评估：细胞活性检测与污染检测报告。

6、服务周期：约7–14天。如涉及基质胶包埋、药物剂量滴定或复杂多细胞共培养模型的定制服务，需要额外增加时间和成本。具体以实际询价和合同为准。

六、应用领域

1、肿瘤研究与抗癌药物筛选：3D肿瘤球状体模型更真实地模拟肿瘤微环境，与传统2D单层细胞的药物敏感性差异可达30%。支持高内涵成像筛查、3D微肿瘤模型和高通量化合物筛选，数据更接近临床反应。

2、干细胞与组织工程：间充质干细胞3D培养可增强其干性基因表达；诱导多能干细胞（iPSC）来源的3D类器官培养可用于解析器官发育过程和退行性疾病机制。

3、类器官构建：类器官是胚胎干细胞（ESC）、诱导多能干细胞（iPSC）或成体干细胞（ASC）在3D培养基中生长的细胞集合体，可再现多种组织或器官的生理和基因组特征。

4、药物代谢与毒性测试：3D培养模型更能准确反映体内代谢和毒性反应，减少2D培养中因细胞间互作缺失导致的假阳性/假阴性结果。

5、微流体与器官芯片：3D动态细胞培养技术可与微流体平台结合，实现多器官共培养和高通量自动化药物筛检。

6、精准医学：患者来源的肿瘤类器官可作为“体外替身”用于个体化药物敏感性测试，指导临床精准用药。

七、常见问题（FAQ）

Q1：2D细胞培养与3D细胞培养有何区别？如何选择？

A：2D细胞培养是传统的主流方法，数百年来广泛用于细胞体外研究，细胞呈单层生长于平面底物上；3D细胞培养则是过去十年来出现的先进方法，可使细胞在三维空间生长形成球状体或类器官，更接近体内生理条件。2D培养操作简单、成本低、通量高，适用于初步筛选和基础生物学研究。然而，2D培养缺乏细胞-细胞与细胞-ECM间的三维互作，在预测体内药效方面能力有限。3D培养模型在预测体内反应、反映肿瘤异质性方面更具优势，建议在需要获得更接近体内结果或模拟多细胞微环境时使用。

Q2：不同3D培养平台如何选择？各有哪些特点？

A：主流平台包括：① 悬滴培养法（如GravityPlus板）：通过重力使细胞自然聚集形成微组织，无支架、操作简便、适用于中等通量筛选——建议对多种细胞系进行初步3D模型开发；② 基质胶包埋法（3D Matrigel） ：模拟天然ECM，更适合复杂行为研究（侵袭、迁移、分化等），但成本较高、通量有限。③ 超低吸附培养法：操作简便、孔板适配性好，适合高通量球状体实验。依据研究目标的精准度和预算条件选择。

Q3：有哪些常用的3D培养板类型可供选择？

A：3D细胞培养板包括：超低吸附圆底板（96/384孔）、GravityPlus悬滴板（96/384孔），以及包含GravityPLUS和GravityTRAP的双层板体系。前者主要用于高通量、宽范围的药物筛选；后者在细胞自形成3D微组织后方便长期维持和后续功能检测。例如，96孔GravityPLUS kit（CS-06-001）可满足10块板的规模需求。