在培养皿中培养细胞，似乎是司空见惯的事。不过，研究人员逐渐意识到，在细胞培养中引入第三个维度，才能与天然的生长环境更贴合。于是，
三维细胞培养系统的技术应运而生。
三维细胞培养系统的培养工具：
毫无疑问，我们身体中的大多数细胞都停留在3D环境中。就细胞与细胞外基质的相互作用、细胞之间的通讯以及可溶因子的转运而言，3D微环境与2D培养相比更为复杂。近年来，研究人员意识到，细胞微环境的改变可能导致细胞行为和病理出现重大差异。
即便是微小的差异，比如细胞是生长在玻璃上还是塑料上，都可能改变它对药物的反应。
如今，
三维细胞培养系统有很多种选择。胶原蛋白是许多组织的主要蛋白质组分，也是3D培养的良好材料。可以选择胶原蛋白，将pH和温度调整到生理范围，让胶原蛋白自我组装成水凝胶。不过，胶原水凝胶的缺点是通常非常柔软，因此在需要稳固的测试系统时，它们往往不是佳选择。
三维细胞培养系统的卖点之一是能够测试应力对细胞行为的影响。研究人员对调整水凝胶的机械性能非常感兴趣，但天然的生物聚合物难以控制这一特征。因此，人们大多选择合成水凝胶。聚乙二醇（PEG）水凝胶在3D培养中就很受欢迎，目前已被广泛使用。不过，缺点在于细胞回收。为了解决这个问题，一些PEG试剂盒包含肽段降解序列，可利用基质金属蛋白酶（MMP）来切割。
一些研究人员正尝试将明胶和光交联剂结合起来，以改造天然聚合物的生物相容性。通过3D打印等分层策略，他们可利用光的模式来锁定凝胶结构。据专家介绍，将可调整的机械性能与水凝胶降解相结合，有望通过生长因子或其他分子来修饰环境。可扩展到弹性蛋白。
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