Controlled surface morphology and hydrophilicity of
polycaprolactone toward selective differentiation of mesenchymal stem cells to neural like cells

Bottom-up 方法


fibronectin(FN) 纤维蛋白 gelatin (G) 明胶 layer-by-layer (LbL)
三维细胞培养技术及应用
干细胞分化、生长
骨髓间充质干细胞又称为骨髓基质干细胞，为 造血干细胞的生长、分化及自我更新提供重要的 微环境，具有多向分化潜能。能分化为造血实质 细胞和基质细胞，以及肌肉细胞、脂肪细胞、骨 细胞、软骨细胞等各种类型细胞。
搅拌式生物 反应器 中空纤 维生物 反应器
皮氏培 养瓶 灌注 小室
微重力旋转生用于药物载体 、药物毒理、药物筛选、肿瘤治疗等方面 的研究。
两种方法
Top-down 方法

可生物降解的支架材料和水凝胶由生物可降解聚 合物组成，例如聚（乳酸），聚（乙醇酸）。 细胞封装在支架能积极成长并聚集。虽然它们的 生长速率可以通过培养基中的生长因子控制，但 是三维设计的 组织具有精确控制的细胞类型，但 是目前 细胞 - 细胞相互作用的机理尚未明确。这 些纳米纤维支架可以向暂定单元格对齐方式或粘 连因 形态，但它难以保持这些效果，因为 纳米纤 维完全覆盖培养的细胞和表达 的ECM的细胞。因 此，使用可生物降解基质如凝胶或纤维支架的常 规做法有若干限制。
器官与组织修复
• 肝脏修复：利用具有独立中空纤维膜系统的三维 多室生物反应器，培养人原代肝实质和非实质细 胞。结果显示所培养的实质细胞团块内可见复杂 的胆管网络和祖细胞样的细胞集落，并检测到血 管样结节部位的分裂细胞中含肝细胞生长因子， 为临床上体外培养肝细胞，用于肝脏移植提供依 据。
• 心脏的修复：采用微米和纳米级的三维细胞培养 系统培养心肌干细胞，观察到心肌干细胞在i维灌 流培养系统中粘附、增殖的潜伏期显著高于二维 静止培养，提示三维细胞培养技术为心肌细胞的 再生，以及心脏疾病的治疗提供了有效的途径。
造一个均衡获取营养物质、进行气体交换
和废物排出的理想生理场所，又易于形成
具有合理形态和生理功能的组织器官等特
点。
优势
提供类似体内生长环境的支架或基质， 建立细胞间及细胞与胞外基质间的联系
促进细胞近似于体内的基因表达、基质分泌 及细胞功能活动，形成一定的三维结构
因不同的方式提供给细胞最适宜的生长环境， 形成以下几种培养方式:
三维细胞培养技术及应用
背景资料

体外建立适合细胞和组织生长的生理微环境对
医学研究至关重要，而传统的单层平面培养的细 胞无论是在形态，结构和功能方面都与在体内自 然生长的细胞相去甚远，由于无基质支持，细胞 仅能贴壁生长，从而失去其原有的形态特征及生 长分化能力。

三维细胞培养技术以其能为细胞和组织创
血管组织再生
血管组织再生需要细胞、细胞外基质和信号系 统共同参与完成。三维细胞培养技术可使细胞呈 立体生长。更接近于体内生长模式，为血管生长 模拟了类似于体内的三维空间．并在生长因子的 作用下诱导细胞发生出芽、增生、迁移或分化等 一系列变化，对于评估各种影响因素对血管生成 更具有实际应用价值。
• 骨组织的修复：用光敏感脂质体．藻酸盐凝胶对 骨源细胞进行三维固化培养，观察到细胞被较好 地定位于凝胶中。并保持良好的活力．显示该三 维固化方法可促进骨源细胞在理想位置的生长， 利于骨组织工程支架和人工骨组织的研究。
在神经科的应用

对机理的研究： A three-dimensional human neural cell culture model of Alzheimer's disease. 对神经再生的研究：