聚焦|| 從2D到3D，AIM微流控芯片給細胞“回家”的感覺

細胞在三維環(huán)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(yǎng)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(yǎng)比二維培養(yǎng)更接近體內的生理環(huán)境，為我們更加準確的了解體內細胞行為和生理調節(jié)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(yǎng)將逐步突破并日趨成熟、完善，2D培養(yǎng)向3D的轉變成為必然的發(fā)展趨勢和時代潮流。

當前市場上有多種類型的3D培養(yǎng)系統(tǒng)，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(yǎng)體系和無scaffold的培養(yǎng)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(yǎng)系統(tǒng)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(guī)模、是否共培養(yǎng)、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(tǒng)，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(yǎng)系統(tǒng)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(tǒng)， 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(yǎng)皿，同時也可以提供AIM公司無支架的3D細胞培養(yǎng)芯片，

AIM基于微流體技術設計的3D細胞培養(yǎng)芯片，微流體設備有一套培養(yǎng)組，每個培養(yǎng)組都有三個培養(yǎng)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(yǎng)額外的細胞�？梢宰屟芯咳藛T在一種模擬自然組織的三維水凝膠環(huán)境中同時培養(yǎng)多種細胞。水凝膠培養(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)的系統(tǒng)包括用水凝膠填注的深培養(yǎng)皿，由于這些深培養(yǎng)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(tǒng)培養(yǎng)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(yǎng)皿為NSB獨家開發(fā)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(yǎng)皿為細胞的生長提供了一個類似體內的生理環(huán)境，尤其適用于心肌細胞的培養(yǎng)。

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(yǎng)的未來

目前已有相當多的實驗證據證實，盡管3D細胞培養(yǎng)與體內環(huán)境并不是完全相同的，但它顯然比傳統(tǒng)2D細胞培養(yǎng)更接近體內的條件。在3D培養(yǎng)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�！拔覀冞^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�！皩�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(fā)的成本�！�