傳統的2D培養的細胞間在一定程度上失去了組織聯系及相互作用，不能模擬體內微環境和細胞生長狀態，使得2D細胞培養模型不能完-全-滿足研究的需要，具有一定的局限性。于是，科研工作者將目光轉向更接近體內細胞狀態的3D培養模型。細胞球狀體（Spheroids）是最常見的3D細胞模型之一，可以自然地形成復雜的細胞-細胞和/或細胞-基質間相互作用，這種結構更接近于生物體內細胞的自然環境，從而更準確地得到體內-體外相關性的結果。

Keywords：3D Cell Culture, Spheroids, Ultra-Low Attachment surface.

細胞3D球狀體培養簡介

3D細胞培養（3D Cell Culture）是指將具有三維結構的材料與細胞在體外共同培養，使細胞能夠在載體的三維立體空間結構中遷移、生長，構成三維的細胞載體復合物。3D細胞培養可分為有支架培養和無支架培養。細胞球狀體（Spheroids）培養是一種無支架3D細胞培養方法，是最常見的3D細胞模型之一。與傳統的2D單層培養模型中的細胞不同，球狀體培養可使細胞與細胞聚集成球體，表現出細胞-細胞或細胞-細胞外基質（ECM）相互作用，從而能夠更加準確地模擬體內細胞環境。細胞3D球狀體模型有以下優勢：

1. 體外模擬復雜的組織結構，接近體內細胞生長環境，實現真實的細胞生物學功能。

2. 準確建立靶組織模型，有效預測病程和藥物反應。

3. 提高藥物篩選和毒理評價的準確性，細胞3D球狀體的復雜結構更能反映細胞對藥物的反應，因此在藥物篩選和毒性測試中能提供更準確的數據。

4. 對于組織工程和再生醫學的研究，3D球狀體模型提供了更適合的平臺，可以用于生物材料的評估、細胞植入體內前的預測性測試等。因此，細胞3D球狀體模型對于疾病模型建立、藥物篩選、毒理評價、再生醫學等方面的探索具有重要意義。

細胞3D球狀體模型制備方法

細胞3D球狀體（Spheroids）制備常用的有4種方法，即懸滴法（圖1A）、磁懸浮法（圖1B）、旋轉培養（圖1C）和超低吸附細胞培養板（圖1D）。其中，超低吸附細胞培養板法(Ultra-Low Attachment Plates)操作便捷，對細胞損傷小，是目前最-常用的細胞3D球狀體培養的方法。

【懸滴法(Hanging Drop)】

簡介：細胞通過重力沉積在懸掛液滴的底部，并逐漸形成球狀體。將一小滴細胞懸液（體積為10-30μL）種植在微孔板的蓋子上，然后將微孔板倒置，使細胞在重力作用下積聚在液滴的底部。

優點：具有高通量制備細胞球狀體的潛力。

缺點：懸滴法通常涉及小體積液體操作，定期更換培養基和細胞染色都需要較高的實驗操作技能。此外，它耗時且勞動密集，難以實現3D多細胞球體的長期培養。

【磁懸浮法(Magnetic-based levitation)】

簡介：利用磁場將含有納米顆粒的氧化鐵細胞團簇在一起形成球狀體。

優點：可控制細胞群的幾何形狀，能實現不同種細胞在共培養過程中的多細胞聚集。

缺點：細胞球體的大小和形狀難以控制，均勻性差。

【旋轉培養(Spinner Flasks )】

簡介：通過模擬微重力將細胞保持在動態液體中。沿其水平軸旋轉培養容器以完-全混合細胞。通過調節反應器的速度，可以將流體沖擊力和剪切力降至最-低。形成3D細胞球體后，反應器繼續以特定速度旋轉，以防止球體相互聚結。

優點：可模擬人體內的動態條件，適用于細胞的長期培養，便于大規模生產等。

缺點：培養系統依賴性大，培養對象只能是各相同性的組織和器官，如軟骨、肝等，不適于各相異性的組織器官。

【超低吸附細胞培養板(Ultra-Low Attachment Plates)】

簡介：超低吸附板中的低吸附力促進細胞自聚成球體，盡可能的降低細胞貼附、蛋白吸收和酶活性，維持細胞以懸浮不貼壁的狀態生長。

優點：超低吸附表面培養方法方便簡潔，可實現3D球體的長期培養和異質細胞的共培養。

缺點：對細胞活性要求較高，并不適用于所有細胞形成細胞球。

圖1 細胞球狀體培養示意圖（來源：Biofabrication、Nat Nanotechnol&Nanomaterials）

IPHASE相關產品

鑒于細胞3D球狀體模型在藥物篩選、疾病模型建立及再生醫學等研究應用中的優勢，IPHASE作為體外研究生物試劑引-領者，憑借先進的設備，專業的技術人員和多年研發的經驗，在已有的原代肝細胞基礎上，聚焦研發細胞3D球狀體模型，旨在為廣大客戶提供更為合適的體外藥物開發和篩選細胞模型。IPHASE現已推出可用于細胞球狀體培養的超低吸附培養板（Ultra-Low Attachment surface,Plates）。該培養板表面具有高度抗吸附特性的親水涂層，使細胞無法貼壁生長，更容易相互接觸聚集成球體，大大簡化了細胞球狀體培養的復雜程序。同時，借助于超低吸附培養板形成的細胞球體體積均勻，通常每孔形成一個大小均一的細胞球，且試驗結果重復性好，適用于高通量分析。

為驗證超低吸附培養板產品性能，IPHASE技術人員用HEK293T細胞、人的胚胎腎細胞及HepG2細胞進行培養測試，以3000-5000個細胞/孔接種于超低吸附96孔培養板中，培養24-48h后觀察細胞成球性能，結果顯示這3種細胞均可形成球狀體，表面幾乎無細胞貼壁。表明IPHASE研發的超低吸附培養板可快速實現重復度高、一致性好、結果可靠的細胞球狀體培養，是細胞3D球狀體模型制備的一大“神器"。

以下為IPHASE 3D球狀培養所需的超低吸附培養板及部分原代肝細胞產品信息，方便廣大客戶選購。

IPHASE/匯智和源憑借多年的研發經驗，推出了多領域、多種類的高-端科研試劑，為藥物早期研發提供篩選工具，為生命科學領域的探索提供新材料、新方法和新手段，為食品、藥品、化學品等的遺傳毒性研究提供便捷產品，望廣大科研工作者咨詢。

參考文獻：

[1] Decarli MC, Amaral R, Santos DPD, Tofani LB, Katayama E, Rezende RA, Silva JVLD, Swiech K, Suazo CAT, Mota C, Moroni L, Moraes ?M. Cell spheroids as a versatile research platform: formation mechanisms, high throughput production, characterization and applications. Biofabrication. 2021, 8;13(3).

[2] Souza, G., Molina, J., Raphael, R. et al. Three-dimensional tissue culture based on magnetic cell levitation. Nat Nanotechnol. 2010, 5, 291–296.

[3]   Van Zundert, Indra, Beatrice Fortuni, and Susana Rocha. From 2D to 3D Cancer Cell Models—The Enigmas of Drug Delivery Research. Nanomaterials. 2020, 10(11):2236.

[4]   盧曉琴，劉曉鳳，鐘浩，等. 三維細胞培養技術及其應用進展[J]．生物醫學工程學雜志，2023，40(3):602-608.

發    文    章    得    獎    勵

凡使用本公司產品，在國內及國際刊物上發表論文（論文發表日起一年內），并注明產品屬于IPHASE BIOSCIENCES Co.,Ltd. / 匯智和源生物技術（蘇州）有限公司所有，即可申請獎勵。根據發表刊物影響因子不同，給予不同金額獎品：

非SCI論文及IF≤5分，500元禮品；

5分＜IF≤8分 800元禮品；

8分＜IF≤10分 1000元禮品；

IF≥10分 2000元禮品；

注：①禮品卡也可兌換同等金額產品購買抵用券；

      ②如遇我司公司名稱書寫不規范或不是第一作者

        等情況，對應給予獎品金額將發放50%；

活動多多，禮品豐厚，快來參與吧！

關    于    我    們

匯智和源，致力于為創新藥研發企業及生命科學研究機構提供高品質的生物試劑，IPHASE為公司核心品牌，品牌宗旨“Innovative Reagents For Innovative Research"。