细胞培养时的温度、氧浓度、pH值、渗透压、气压、生物力学和电磁都紧密关联着细胞的命运。选择合适的物理化学环境对于干细胞长时间体外培养至关重要，更决定了间充质干细胞规模化量产的执行标准。首先，在培养器皿方面，间充质干细胞的分离和扩增通常在具有一定硬度的塑料器皿上进行，尽管有着优异的细胞黏附性能，但在长期培养后仍会出现细胞增殖能力和分化潜能丧失。调节基质刚度和底物形貌能影响细胞增殖、表型维持和分化能力，在具有相对刚性及适当尺寸的微槽中能更好地维持间充质干细胞的未分化状态和多能性。
 

然而二维培养难以模拟自然器官系统的“细胞-细胞“和“细胞-细胞外基质“之间基本的信号通讯，以及细胞对动态机械刺激的反应，因此提出构建三维支架或形成类器官环境进行三维培养。与传统贴壁培养相比，三维培养能更好地模拟细胞在体内的生长环境，提供更接近生理条件的细胞行为和研究模型，具有培养效率更高的优势。脂肪间充质干细胞三维培养后干性相关基因、抗衰老相关基因和端粒酶表达发生明显变化，细胞形态、增殖、分化能力和能量代谢较二维培养效果更好，表现出比二维培养更强的再生能力。三维球体培养过程可减少细胞间隙、增加细胞间黏附和细胞外基质分泌，诱导成骨整合素和钙黏蛋白表达增加，提高间充质干细胞的成骨能力。
 

出自《改善间充质干细胞体外培养效率的策略分析》作者杨羽茜，徐丹，刘忠山 。