不同于传统的二维化单层细胞培养,
三维细胞培养系统是指将具有三维结构不同材料的载体与各种不同种类的细胞在体外共同培养,使细胞能够在载体的三维立体空间结构中迁移、生长,构成三维的细胞2载体复合物。
组织工程学是20世纪80年代末期发展起来的一门新兴边缘学科。组织工程是应用细胞生物学、生物材料和工程学的原理，研究开发用于修复或改善人体病损组织或器官的结构、功能的生物活性替代物的一门科学。组织工程的三要素为细胞、支架、生长信息，其核心目的在于使细胞按既定的设计生成具有特定的生物学功能的组织。
三维细胞培养系统的三维骨架由基质材料构建,主要作用是提供物理强度和张力,理想的基质材料应具备以下特点：
1.良好的组织兼容性及生物可降解性;
2.良好的细胞界面,利于细胞黏附、增殖及分泌细胞外基质;
3.具有三维空间结构,有利于营养物质和代谢产物的交换;
4.具有一定的强度和可塑性。三维骨架结构除了提供足够的机械强度外,还必须为种子细胞提供三维空间结构.
生物材料的三维结构可在三个尺度水平上控制工程组织、器官的生长发育过程：
1.在cm-mm级水平决定工程组织的形状和大小;
2.在μm级水平通过生物材料的空隙大小和形态结构调节细胞的迁移和生长;
3.在nm级水平通过生物材料的表面化学性质调节与其接触的细胞的粘附和基因表达。
目前以实现生物医药规模化生产为目的的大规模动物细胞培养技术虽已取得了显著的发展,但以体外构建与各类组织、器官相应的细胞三维生长类似物或等同物为主要目的的三维细胞培养系统尚处于不成熟的早期发展阶段,诸如起细胞外基质和/或生物支架作用的人造生物材料、培养基、培养装置、不同类型细胞的共同培养和三维细胞培养物的血管形成等问题均有待进一步研究解决。随着科学技术的不断进步，
三维细胞培养系统在组织工程中的应用必将带来医学变革，并为造福人类作出巨大贡献。
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