從2D到3D，AIM微流控芯片給細胞“回家”的感覺

細胞在三維環境中與周圍的細胞外基質、其它細胞相互作用，接受各種信號，指導其增殖、分化或遷移等行為。在二維培養體系下，細胞的各種行為與體內生理條件下的行為存在明顯差異。諸多生理指標都顯著不同，如增殖時間的長短，藥物作用于細胞呈現的效應。近年越來越多的證據表明，三維細胞培養比二維培養更接近體內的生理環境，為我們更加準確的了解體內細胞行為和生理調節機制提供了條件。可以預見，未來在高通量，自動化，低成本，廣應用性和高預測性等方面3D培養將逐步突破并日趨成熟、完善，2D培養向3D的轉變成為必然的發展趨勢和時代潮流。

當前市場上有多種類型的3D培養系統，根據產品是否為細胞提供支撐（支架）材料大體可分為兩種類型：基于scaffold的培養體系和無scaffold的培養體系。Scaffold則又有天然成分和人工合成成分之分。那么我們要如何選擇最適合自己的3D培養系統呢？這取決于我們的實驗需求，舉例來說，實驗的細胞類型、實驗設計、試驗規模、是否共培養、分析類型、是否收集細胞用于分析、所需通量及可能的臨床使用等等都是決定性的因素。

目前，有支架的系統，如3D Biomatrix公司的Perfecta3D ?懸滴板，InfiniteBio公司SCIVAX 3D Nano Culture? Plate；無支架的3D培養系統有Microtissues公司和Nano3D Biosciences公司。Microtissues能為您提供由瓊脂糖制成的3D Petri Dish?系統， Nano3D Biosciences公司的Bio-Assembler?1采用的方法是磁懸浮技術。

普瑞麥迪公司與時俱進，不僅可以提供NSB公司有支架的ANFS系列3D培養皿，同時也可以提供AIM公司無支架的3D細胞培養芯片，

AIM基于微流體技術設計的3D細胞培養芯片，微流體設備有一套培養組，每個培養組都有三個培養室，中間的用于任何類型的細胞以及水凝膠，另外兩個用于培養額外的細胞。可以讓研究人員在一種模擬自然組織的三維水凝膠環境中同時培養多種細胞。水凝膠培養室每邊都有開口，因此細胞間能夠相互作用，就像在活體里一樣。癌癥藥物以及其他試劑可以被加入到這些培養室里，用以觀察細胞在人體內的反應。

麻省理工學院機械工程與生物過程學教授Roger Kamm解釋道，這種設備的最大好處是可以讓研究人員更好地研究生物過程，比如癌癥轉移，并且讓他們能夠更精確地捕捉癌癥細胞對化療藥物的反應。

Kamm說，其他公司設計的用于三維細胞培養的系統包括用水凝膠填注的深培養皿，由于這些深培養皿和顯微鏡之間必須保持一定距離，因此很難拍到高分辨率的圖像。但是AIM Biotech公司的這套儀器卻能像傳統培養皿一樣被直接放到顯微鏡下面進行觀察，這對成像來說非常有利。

這個圖片展示了內皮細胞在2維媒質槽中排列的樣子，它們沿著垂直的膠原質的表面形成一堵“墻”。內皮細胞核是紫色的，細胞間粘著劑血管內皮細胞鈣黏蛋白是綠色的。圖片來源：麻省理工的研究人員。研究人員如是說：“用這個儀器可以在蓋片上的200微米內拍攝，因此可以得到高分辨率的實時圖片和影片。”

ANFS系列3D培養皿為NSB獨家開發的拓撲構造“800nm  1:1”的設計，非均一納米級凹槽構造, 得該培養皿為細胞的生長提供了一個類似體內的生理環境，尤其適用于心肌細胞的培養。

應用總結

血管再生

癌細胞轉移

細胞入侵，遷移

疾病模型的構建

藥物篩選

科學研究

3D細胞培養的未來

目前已有相當多的實驗證據證實，盡管3D細胞培養與體內環境并不是完全相同的，但它顯然比傳統2D細胞培養更接近體內的條件。在3D培養體系中進一步分析以往2D細胞實驗所得的結果，將成為未來的研究熱點。“我們過去的2D細胞實驗得到了許多寶貴的成果，而現在到了進一步深化這些研究的時候了，”Schrader說。“將2D體外實驗推進到3D細胞體系的層面，將大大加快將新藥推向市場的速度，降低藥物研發的成本。”