三维细胞培养技术有着重要的应用。普通的细胞培养由于细胞在体外改变的环境下增生逐渐丧失了原有的性状，往往和体内情况不相符，而动物实验完全在体内进行, 但由于体内的多种因素制约以及体内和外界环境相互影响而变得复杂化, 难以研究单一过程，且难以研究中间过程。三维细胞培养技术是介于单层细胞培养与动物实验之间的一种技术，既能最大程度的模拟体内环境，又能展现细胞培养的直观性及条件可控性的优势。 肿瘤生物学：肿瘤的实验性治疗、肿瘤的侵袭性、转移和中心坏死的机制、肿瘤的血管形成和营养供给、体内基因表达、测试药物对肿瘤生长和向邻近组织转移的抑制效果的模拟等方面。 软骨和骨组织：成熟的软骨细胞和干细胞被广泛用于三维细胞培养，以再生损伤的软骨、骨、韧带、肌腱和膝关节半月板。 循环系统和心脏：在成熟的组织中及时产生血管网络是组织工程的重要课题；在治疗领域, 所关心的也是如何有目的地改变血管形成，以抑制肿瘤的进展。 神经系统：培植单一神经元成为多细胞聚集体、海马体活标本切片后测试神经元电势、神经干细胞培养治疗老年痴呆症、帕金森病等。
三维细胞培养科研前沿：
1、三维细胞组织加拉伸力培养模型之美国flexcell公司的TissueTrain可拉应力刺激三维水凝胶支架细胞组织培养系统
三维细胞组织加力培养模型之功能亮点：
真正意义上的三维培养——该系统以多种包被表面
(Amino、Collagen (Type I or IV)、Elastin、 ProNectin (RGD)、
Laminin (YIGSR))的胶原水凝胶为细胞外基质支架在生物材料
支架研究方面，与传统的纳米纤维支架和多孔支架相比，
水凝胶支架交联网络中含有大量水分，可以很好地供给细胞养分,
同时还可以交联生物活性因子调节细胞的生长和分化，
因此水凝胶支架可以更好地模拟细胞生长所需的类组织样物理
和空间结构，并且可塑性高、制作工艺相对简单、临床应用方便。
由于胶原蛋白是人体内含量最丰富的蛋白(约占总蛋白25%)，
是细胞外基质中最常见的蛋白质，胶原蛋白纤维上还有精氨酸
一甘氨酸一天冬氨酸等氨基酸序列，可以为细胞表层整合蛋白
所识别和贴附。 并且胶原蛋白本身是天然材料免疫排斥反应小，而且其交联
过程不需其他化学试剂的引入，可自我交联形成凝胶三维支架，
其生物相容性更为突出。因此，胶原水凝胶受到人们的广泛关注。
在过去几十年中，组织工程专家致力于研发能更好模拟三维培养
类似物的材料以克服二维细胞培养的不足。为达到这个目的，将 细胞接种于多微孔支架、纳米纤维支架及水凝胶支架进行培养。
多微孔支架使用方便，但它的孔径(-1 O0 pm)远大于平均细胞直
径(一10 pm)，因此实际相当于二维培养。纳米纤维支架使用纤维状
的细胞外基质蛋白更好地模拟了三维结构， 但是它的力学性能很难
达到使用要求。而水凝胶支架因在液态时包裹细胞，固态时形
成交联网络，可使大量细胞分散黏附于其中，使移植细胞都能接触基质，
这才相当于真正意义上的三维培养。而且胶原凝胶是含水凝胶，营养物
可以自由进出凝胶网络，使分散于网络中的细胞都能得到营养，
因此胶原水凝胶具有良好的亲水性及细胞相容性。除此之外，
液态胶原易于添加各种生长因子，对细胞生长及分化起到重要作用 1)三维细胞牵张应力加载刺激：对生长在三维状态下的细胞进行静态
的 或者周期性的应力刺激
2)三维细胞培养：使用三维组织培养模具和三维细胞培养板可以进行
三维细胞培养
3)三维细胞应力加载：通过Flexcell应力加载系统和弧矩形加载平台对
生长在三维环境下的细胞进行单轴向或者双轴向的静态或者周期性的
应力加载实验
4)动力模拟实验:可建立特制的各种模拟实验：心率模拟实验，步行模拟实验，
跑动模拟实验和其他动力模拟实验
5)生物人工组织构建：可构建长度达35mm的生物人工组织
6)观察细胞应力下实时反映：使用显微镜实时观察细胞在三维状态下的反应7
）多种基质蛋白包被的尼龙网锚可以加强细胞与网锚的结合。
2、三维细胞组织加力培养模型之美国flexcell公司的三维细胞组织压力加载培养系统模型
1）该系统对各种组织、三维细胞培养物提供周期性或静态的压力加
载；
2）基于柔性膜基底变形、受力均匀;
3）可实时观察细胞、组织在压力作用下的反应;
4）可有选择性地封阻对细胞的应力加载;
5）同时兼备多通道细胞牵拉力加载功能;
6）多达4通道，可4个不同程序同时运行，进行多个不同压力
形变率对比实验；
7）同一程序中可以运行多种频率(0.01- 5 Hz)，多种振幅和多种波形；
8）更好地控制在超低或超高应力下的波形；
9）多种波形种类：静态波形、正旋波形、心动波形、三角波形、矩形以及各种特制波形；
10)电脑系统对压力加载周期、大小、频率、持续时间精确智能调控
典型应用范围：
检测各种组织和细胞在压力作用下的生物化学反应，例如：胃上皮细胞、肠上皮细胞、软骨组织，
椎间盘骨组织，肌腱组织，韧带组织，以及从肌肉、肺（肺细胞）、心脏、血管、皮肤、肌腱、
韧带、软骨和骨中分离出来的细胞
3、三维细胞组织加力培养模型之美国flexcell公司的三维细胞组织牵张拉伸力加载培养系统模型
1）该系统对二维、三维细胞和组织提供轴向和圆周应力加载；
2）基于柔性膜基底变形、受力均匀;
3）可实时观察细胞、组织在应力作用下的反应;
4）可有选择性地封阻对细胞的应力加载;
5）同时兼备多通道细胞压力加载功能;
6）与Flex Flow平行板流室配套，可以在牵拉细胞的同时施加
流体切应力;
7）多达4通道，可4个不同程序同时运行，进行多个不同拉伸形变率对比实验；
8）同一程序中可以运行多种频率，多种振幅和多种波形；
9）更好地控制在超低或超高应力下的波形；
10）多种波形种类：静态波形、正旋波形、心动波形、三角波形、矩形以及各种特制波形；
11)电脑系统对牵张拉伸力加载周期、大小、频率、持续时间精确智能调控
典型应用范围：加载分析各种细胞在应力刺激下的生物化学反应:
例如：骨骼细胞、肺细胞、心肌细胞、血细胞、皮肤细胞、肌腱细胞、韧带细胞、软骨细胞和骨细胞、
肾膀胱细胞、平滑肌细胞/尿路上皮及尿路上皮细胞、眼上皮细胞、眼小梁组织细胞、肾小管上皮细胞、
肠上皮细胞、胃上皮细胞等细胞牵张拉伸力加载。
