相比上述二维方案，三维方案保留了组织微环境，为研究细胞功能提供了更真实的体内环境。拟胚体诱导法可通过悬浮培养、悬滴法、生物反应器培养和旋转瓶等方法，在非粘附条件下形成可以分化为内胚层、中胚层和外胚层的所有细胞群。通过拟胚体诱导生成的心肌细胞具有较高的可比性和可重复性，但由于拟胚体复杂的弥漫屏障，细胞外因子的渗透受到限制。另一种常见的三维分化方法是使用支架，支架不仅可以发挥结构支撑作用，还参与调节心脏细胞的黏附、迁移、生长、分化等行为。
 

支架的分子组成是三维系统的关键特征。研究人员将心脏脱细胞化作为心肌组织工程的理想支架，细胞将生长在与天然心肌相同的微环境中。Lu等用hiPSC衍生的多潜能心血管祖细胞重新填充脱细胞小鼠心脏，多潜能心血管祖细胞在原位迁移、增殖和分化成心肌细胞、平滑肌细胞和内皮细胞，从而重建脱细胞心脏。Edri等从患者身上提取脂肪组织，然后分离细胞和细胞外基质，细胞被重编程为iPSC，细胞外基质则被加工成个性化水凝胶，iPSC均匀包裹在水凝胶中，成功分化出心肌细胞。
 

此外，天然材料（如明胶、胶原蛋白、纤维蛋白、藻酸盐）或合成材料（如聚己内酯、聚L-乳酸）是三维支架构建中常用的生物材料，可以将天然材料和合成材料组成共聚物来改善支架性能。近年来，三维生物打印技术在心脏组织再生领域占据了关键地位，Noor等成功打印出与患者的免疫学、细胞学、生物化学和解剖学特性相匹配的功能性血管化的可灌注心脏贴片。
 

出自《基于诱导多能干细胞治疗急性心肌梗死的临床前研究进展》作者蔡松晏，戴青原.