从2D到3D，AIM微流控芯片给细胞“回家”的感觉

细胞在三维环境中与周围的细胞外基质、其它细胞相互作用，接受各种信号，指导其增殖、分化或迁移等行为。在二维培养体系下，细胞的各种行为与体内生理条件下的行为存在明显差异。诸多生理指标都显著不同，如增殖时间的长短，药物作用于细胞呈现的效应。近年越来越多的证据表明，三维细胞培养比二维培养更接近体内的生理环境，为我们更加准确的了解体内细胞行为和生理调节机制提供了条件。可以预见，未来在高通量，自动化，低成本，广应用性和高预测性等方面3D培养将逐步突破并日趋成熟、完善，2D培养向3D的转变成为必然的发展趋势和时代潮流。

当前市场上有多种类型的3D培养系统，根据产品是否为细胞提供支撑（支架）材料大体可分为两种类型：基于scaffold的培养体系和无scaffold的培养体系。Scaffold则又有天然成分和人工合成成分之分。那么我们要如何选择最适合自己的3D培养系统呢？这取决于我们的实验需求，举例来说，实验的细胞类型、实验设计、试验规模、是否共培养、分析类型、是否收集细胞用于分析、所需通量及可能的临床使用等等都是决定性的因素。

目前，有支架的系统，如3D Biomatrix公司的Perfecta3D ®悬滴板，InfiniteBio公司SCIVAX 3D Nano Culture® Plate；无支架的3D培养系统有Microtissues公司和Nano3D Biosciences公司。Microtissues能为您提供由琼脂糖制成的3D Petri Dish®系统， Nano3D Biosciences公司的Bio-Assembler™1采用的方法是磁悬浮技术。

普瑞麦迪公司与时俱进，不仅可以提供NSB公司有支架的ANFS系列3D培养皿，同时也可以提供AIM公司无支架的3D细胞培养芯片，

AIM基于微流体技术设计的3D细胞培养芯片，微流体设备有一套培养组，每个培养组都有三个培养室，中间的用于任何类型的细胞以及水凝胶，另外两个用于培养额外的细胞。可以让研究人员在一种模拟自然组织的三维水凝胶环境中同时培养多种细胞。水凝胶培养室每边都有开口，因此细胞间能够相互作用，就像在活体里一样。癌症药物以及其他试剂可以被加入到这些培养室里，用以观察细胞在人体内的反应。

麻省理工学院机械工程与生物过程学教授Roger Kamm解释道，这种设备的最大好处是可以让研究人员更好地研究生物过程，比如癌症转移，并且让他们能够更精确地捕捉癌症细胞对化疗药物的反应。

Kamm说，其他公司设计的用于三维细胞培养的系统包括用水凝胶填注的深培养皿，由于这些深培养皿和显微镜之间必须保持一定距离，因此很难拍到高分辨率的图像。但是AIM Biotech公司的这套仪器却能像传统培养皿一样被直接放到显微镜下面进行观察，这对成像来说非常有利。

这个图片展示了内皮细胞在2维媒质槽中排列的样子，它们沿着垂直的胶原质的表面形成一堵“墙”。内皮细胞核是紫色的，细胞间粘着剂血管内皮细胞钙黏蛋白是绿色的。图片来源：麻省理工的研究人员。研究人员如是说：“用这个仪器可以在盖片上的200微米内拍摄，因此可以得到高分辨率的实时图片和影片。”

ANFS系列3D培养皿为NSB独家开发的拓扑构造“800nm  1:1”的设计，非均一纳米级凹槽构造, 得该培养皿为细胞的生长提供了一个类似体内的生理环境，尤其适用于心肌细胞的培养。

应用总结

血管再生

癌细胞转移

细胞入侵，迁移

疾病模型的构建

药物筛选

科学研究

3D细胞培养的未来

目前已有相当多的实验证据证实，尽管3D细胞培养与体内环境并不是完全相同的，但它显然比传统2D细胞培养更接近体内的条件。在3D培养体系中进一步分析以往2D细胞实验所得的结果，将成为未来的研究热点。“我们过去的2D细胞实验得到了许多宝贵的成果，而现在到了进一步深化这些研究的时候了，”Schrader说。“将2D体外实验推进到3D细胞体系的层面，将大大加快将新药推向市场的速度，降低药物研发的成本。”