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傳統(tǒng)的2D培養(yǎng)的細(xì)胞間在一定程度上失去了組織聯(lián)系及相互作用，不能模擬體內(nèi)微環(huán)境和細(xì)胞生長狀態(tài)，使得2D細(xì)胞培養(yǎng)模型不能完-全-滿足研究的需要，具有一定的局限性。于是，科研工作者將目光轉(zhuǎn)向更接近體內(nèi)細(xì)胞狀態(tài)的3D培養(yǎng)模型。細(xì)胞球狀體（Spheroids）是最常見的3D細(xì)胞模型之一，可以自然地形成復(fù)雜的細(xì)胞-細(xì)胞和/或細(xì)胞-基質(zhì)間相互作用，這種結(jié)構(gòu)更接近于生物體內(nèi)細(xì)胞的自然環(huán)境，從而更準(zhǔn)確地得到體內(nèi)-體外相關(guān)性的結(jié)果。

Keywords：3D Cell Culture, Spheroids, Ultra-Low Attachment surface.

細(xì)胞3D球狀體培養(yǎng)簡介

3D細(xì)胞培養(yǎng)（3D Cell Culture）是指將具有三維結(jié)構(gòu)的材料與細(xì)胞在體外共同培養(yǎng)，使細(xì)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(xì)胞載體復(fù)合物。3D細(xì)胞培養(yǎng)可分為有支架培養(yǎng)和無支架培養(yǎng)。細(xì)胞球狀體（Spheroids）培養(yǎng)是一種無支架3D細(xì)胞培養(yǎng)方法，是最常見的3D細(xì)胞模型之一。與傳統(tǒng)的2D單層培養(yǎng)模型中的細(xì)胞不同，球狀體培養(yǎng)可使細(xì)胞與細(xì)胞聚集成球體，表現(xiàn)出細(xì)胞-細(xì)胞或細(xì)胞-細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）相互作用，從而能夠更加準(zhǔn)確地模擬體內(nèi)細(xì)胞環(huán)境。細(xì)胞3D球狀體模型有以下優(yōu)勢：

1. 體外模擬復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)，接近體內(nèi)細(xì)胞生長環(huán)境，實(shí)現(xiàn)真實(shí)的細(xì)胞生物學(xué)功能。

2. 準(zhǔn)確建立靶組織模型，有效預(yù)測病程和藥物反應(yīng)。

3. 提高藥物篩選和毒理評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性，細(xì)胞3D球狀體的復(fù)雜結(jié)構(gòu)更能反映細(xì)胞對(duì)藥物的反應(yīng)，因此在藥物篩選和毒性測試中能提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

4. 對(duì)于組織工程和再生醫(yī)學(xué)的研究，3D球狀體模型提供了更適合的平臺(tái)，可以用于生物材料的評(píng)估、細(xì)胞植入體內(nèi)前的預(yù)測性測試等。因此，細(xì)胞3D球狀體模型對(duì)于疾病模型建立、藥物篩選、毒理評(píng)價(jià)、再生醫(yī)學(xué)等方面的探索具有重要意義。

細(xì)胞3D球狀體模型制備方法

細(xì)胞3D球狀體（Spheroids）制備常用的有4種方法，即懸滴法（圖1A）、磁懸浮法（圖1B）、旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)（圖1C）和超低吸附細(xì)胞培養(yǎng)板（圖1D）。其中，超低吸附細(xì)胞培養(yǎng)板法(Ultra-Low Attachment Plates)操作便捷，對(duì)細(xì)胞損傷小，是目前最-常用的細(xì)胞3D球狀體培養(yǎng)的方法。

【懸滴法(Hanging Drop)】

簡介：細(xì)胞通過重力沉積在懸掛液滴的底部，并逐漸形成球狀體。將一小滴細(xì)胞懸液（體積為10-30μL）種植在微孔板的蓋子上，然后將微孔板倒置，使細(xì)胞在重力作用下積聚在液滴的底部。

優(yōu)點(diǎn)：具有高通量制備細(xì)胞球狀體的潛力。

缺點(diǎn)：懸滴法通常涉及小體積液體操作，定期更換培養(yǎng)基和細(xì)胞染色都需要較高的實(shí)驗(yàn)操作技能。此外，它耗時(shí)且勞動(dòng)密集，難以實(shí)現(xiàn)3D多細(xì)胞球體的長期培養(yǎng)。

【磁懸浮法(Magnetic-based levitation)】

簡介：利用磁場將含有納米顆粒的氧化鐵細(xì)胞團(tuán)簇在一起形成球狀體。

優(yōu)點(diǎn)：可控制細(xì)胞群的幾何形狀，能實(shí)現(xiàn)不同種細(xì)胞在共培養(yǎng)過程中的多細(xì)胞聚集。

缺點(diǎn)：細(xì)胞球體的大小和形狀難以控制，均勻性差。

【旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)(Spinner Flasks )】

簡介：通過模擬微重力將細(xì)胞保持在動(dòng)態(tài)液體中。沿其水平軸旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)容器以完-全混合細(xì)胞。通過調(diào)節(jié)反應(yīng)器的速度，可以將流體沖擊力和剪切力降至最-低。形成3D細(xì)胞球體后，反應(yīng)器繼續(xù)以特定速度旋轉(zhuǎn)，以防止球體相互聚結(jié)。

優(yōu)點(diǎn)：可模擬人體內(nèi)的動(dòng)態(tài)條件，適用于細(xì)胞的長期培養(yǎng)，便于大規(guī)模生產(chǎn)等。

缺點(diǎn)：培養(yǎng)系統(tǒng)依賴性大，培養(yǎng)對(duì)象只能是各相同性的組織和器官，如軟骨、肝等，不適于各相異性的組織器官。

【超低吸附細(xì)胞培養(yǎng)板(Ultra-Low Attachment Plates)】

簡介：超低吸附板中的低吸附力促進(jìn)細(xì)胞自聚成球體，盡可能的降低細(xì)胞貼附、蛋白吸收和酶活性，維持細(xì)胞以懸浮不貼壁的狀態(tài)生長。

優(yōu)點(diǎn)：超低吸附表面培養(yǎng)方法方便簡潔，可實(shí)現(xiàn)3D球體的長期培養(yǎng)和異質(zhì)細(xì)胞的共培養(yǎng)。

缺點(diǎn)：對(duì)細(xì)胞活性要求較高，并不適用于所有細(xì)胞形成細(xì)胞球。

圖1 細(xì)胞球狀體培養(yǎng)示意圖（來源：Biofabrication、Nat Nanotechnol&Nanomaterials）

IPHASE相關(guān)產(chǎn)品

鑒于細(xì)胞3D球狀體模型在藥物篩選、疾病模型建立及再生醫(yī)學(xué)等研究應(yīng)用中的優(yōu)勢，IPHASE作為體外研究生物試劑引-領(lǐng)者，憑借先進(jìn)的設(shè)備，專業(yè)的技術(shù)人員和多年研發(fā)的經(jīng)驗(yàn)，在已有的原代肝細(xì)胞基礎(chǔ)上，聚焦研發(fā)細(xì)胞3D球狀體模型，旨在為廣大客戶提供更為合適的體外藥物開發(fā)和篩選細(xì)胞模型。IPHASE現(xiàn)已推出可用于細(xì)胞球狀體培養(yǎng)的超低吸附培養(yǎng)板（Ultra-Low Attachment surface,Plates）。該培養(yǎng)板表面具有高度抗吸附特性的親水涂層，使細(xì)胞無法貼壁生長，更容易相互接觸聚集成球體，大大簡化了細(xì)胞球狀體培養(yǎng)的復(fù)雜程序。同時(shí)，借助于超低吸附培養(yǎng)板形成的細(xì)胞球體體積均勻，通常每孔形成一個(gè)大小均一的細(xì)胞球，且試驗(yàn)結(jié)果重復(fù)性好，適用于高通量分析。

為驗(yàn)證超低吸附培養(yǎng)板產(chǎn)品性能，IPHASE技術(shù)人員用HEK293T細(xì)胞、人的胚胎腎細(xì)胞及HepG2細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)測試，以3000-5000個(gè)細(xì)胞/孔接種于超低吸附96孔培養(yǎng)板中，培養(yǎng)24-48h后觀察細(xì)胞成球性能，結(jié)果顯示這3種細(xì)胞均可形成球狀體，表面幾乎無細(xì)胞貼壁。表明IPHASE研發(fā)的超低吸附培養(yǎng)板可快速實(shí)現(xiàn)重復(fù)度高、一致性好、結(jié)果可靠的細(xì)胞球狀體培養(yǎng)，是細(xì)胞3D球狀體模型制備的一大“神器”。

以下為IPHASE 3D球狀培養(yǎng)所需的超低吸附培養(yǎng)板及部分原代肝細(xì)胞產(chǎn)品信息，方便廣大客戶選購。

IPHASE/匯智和源憑借多年的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，推出了多領(lǐng)域、多種類的高-端科研試劑，為藥物早期研發(fā)提供篩選工具，為生命科學(xué)領(lǐng)域的探索提供新材料、新方法和新手段，為食品、藥品、化學(xué)品等的遺傳毒性研究提供便捷產(chǎn)品，望廣大科研工作者咨詢。

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