过去二十年来，医学科学取得了巨大的进步。在医学领域的飞速发展过程中，科学技术的进步发挥着重要的作用。其中3D细胞培养技术就是过去十年里一项越来越受欢迎的技术。

　　在过去十年中，业界的重点已经逐渐转向发现和开发新药。科学家和研究人员们越来越多地开始利用体外技术——从基于生化实验转移到基于细胞的研究方法。例如，仿真人体器官芯片技术和3D细胞培养技术均在药物开发方面得到广泛的应用。

　　3D细胞培养模型可以用来阐释人类的细胞结构，并且可以应用于治疗相关的研究——如发育生物学、基因和蛋白质表达以及组织形态学。后续的研究将为3D细胞培养模型发掘越来越多的用途。

　　?2D和3D细胞培养

　　2D细胞培养模型为疾病病理、组织形态和细胞生长相关的研究的基础。然而这种2D细胞培养模型有诸多限制，所以发明一项新的技术势在必行。在2D细胞培养中，单层生长的微环境不足以充分模拟体内生长的条件。在2D模型下得到的数据不能非常清楚地阐释研究，因此在过去十年中3D细胞培养变得越来越重要。

　　人体组织是一个复杂的3D构型，并且被构成组织微环境的细胞外基质(ECM)所包围。当细胞通过一个由化学信号或机械信号构成的通信系统与相邻细胞及ECM发生相互作用的时候就形成一个复杂的通信网络。该通信网络能够调节细胞的形态、增殖、基因表达、活力、分化甚至整个细胞的功能。相关的细胞培养模型应该具有类似的细胞通信，模型中的微组织应当就像体内组织一样。

　　要了解并进行3D细胞培养的统计分析，必须有足够的样本量。这意味着有必要复制3D细胞培养物并从中汲取数据集。 3D细胞培养的第一步是初始细胞的接种，这一步非常耗时。自动化的工作流程使得有关细胞培养的深入研究变得越发高效。自动化工作流程结构已经应用于实验室，并且最近在3D细胞培养中也得到应用。

　　?高质量成像的重要性

　　细胞培养研究中最重要的进步是创建3D微组织的成功。而微组织图像——微组织生长、结构和健康图像可以反应出很多重要的数据。这些微组织成像技术在过去十年中取得了很大进步。但是如果想要得到细胞或者细胞团块的精确数据，则需要成像系统有着足够的穿透力。承载着微组织的培养基应当非常适合成像，而不会干扰整个成像过程。近来，几种创新性的成像技术得到了认可，例如采用自动化工作台来修改或操纵同一培养板上的图像。这使得在不移动或者干扰微组织的前提下快速监测微组织的生长成为可能。

　　当前的成像技术能够捕获3D图像，进而用于分析和研究。通过实施共聚焦成像技术收集的高分辨率数据使得研究人员们能够在亚细胞层面进行数据分析。

　　?结论

　　医疗领域的进步促进了3D细胞培养技术的发展。 3D细胞培养模型将会为研究人员提供可用于设计体内测试的数据，并且有望缩小2D细胞培养和临床试验之间的鸿沟。研究人员和科学家正在努力将3D细胞培养模型用于临床治疗——利用患者本身的细胞制定一个个性化的治疗方案。就3D细胞培养模型而言，仍然有很多挑战和难题。这些挑战可以交由行业专家和研究人员处理，并且新技术的蓬勃发展将会为这些难题提供可行的解决方案，以获得更加准确、精确和结构良好的工作流程。