无支架3D培养技术具有聚集性的特点2024-11-14 08:37:20
生物反应器有旋转瓶和旋转壁容器两种系统。旋转瓶系统是一个圆柱形玻璃器皿，内有叶轮，通过电机驱动。将细胞置于有培养基的旋转瓶中，通过叶轮转动防止细胞粘附在底部。但该系统会产生流体剪切力从而对细胞产生一定的有害影响，需要调整好合适的转速。旋转壁容器是圆柱形玻璃容器在一个轴或多个轴上旋转，细胞培养物可以和容器同步旋转，在容器内部模拟微重力并产生低剪切力，细胞悬浮相互聚集产生球状体。Qian等基于标准12孔板设计了SpinΩ设备，并利用该设备建立了从人类诱导多能干细胞生成前脑、中脑、下丘脑三种类器官，为探究脑类疾病提供一种研究模型。无支架3D培养技术主要是基于细胞本身具有聚集性的特点，通过各种方式约束其与培养板粘附，使细胞互相聚集粘附从而形成球状体或类器官。微流控是一种通过对流体流量高度控制操纵流体的技术，其具有高度可控的特点，依附支架或由细胞聚集形成的球状体或类器官都可以通过设置参数精确控制微环境，如控制营养物质和氧气的流动以达到引入特定分子梯度的目的，从而满足实验的特定要求。Shin等构建了一种基于聚二甲硅氧烷的多孔膜制成的微流体肠道芯片和Transwell插入的混合芯片培养Caco-2或肠道类器官上皮细胞并诱导其3D形态发生，结果表明在5天内控制基底外侧液体流动来去除或最低限度维持基底外侧室区中的Wnt拮抗剂水平能够实现功能性肠道微结构的体外重建。
微流控技术的高度可控性，为体外模拟体内微环境提供了可能性。微流控技术与3D细胞培养的结合无疑为研究细胞的生理特点、形态发生和器官发育提供了有力的技术支撑。3D细胞培养技术并没有统一的、程序化的步骤，其实现的方式是多种多样的。除了依赖支架或细胞本身的聚集特点外，其与微流控技术结合制造微流控芯片或结合多种学科形成的3D生物打印技术等在生命科学研究中显示出巨大的潜力。
出自《3D细胞培养技术及其在毛囊发育研究中的应用》作者:孔辰,田云,高红瑞，
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