一、3D細胞培養簡介
細胞體外培養模型和體內動物試驗常被用來探索各種疾病的誘因和發展過程。體外細胞培養，也就是在適合細胞生長的環境中培育來自動物或人體的細胞，讓它們保持正常的生長、繁衍，并維持一定的結構與功能。傳統的體內動物試驗，它主要通過神經行為學觀察和組織病理學檢查進行研究，相比于體外細胞培養模型，它具有明顯的缺點：試驗時間長、成本高、結果主觀性強，亦無法從神經毒性機制方面解讀活性物質的具體作用，而且有時在動物體內的作用機制與在人體中的作用差距較大，不能夠準確反映活性物質的真實代謝情況。體外細胞培養可以在一定程度上彌補體內動物試驗的局限性，尤其是在細胞分子機理相關方面的研究。但隨著對細胞培養模型研究的深入，科研人員發現二維細胞培養模型存在一些問題，例如細胞存活率低、細胞形態易受損、缺乏良好的細胞組織結構等。因此，為了克服二維細胞培養的缺點，研究人員設計并開發了三維細胞培養方法。

二、3D細胞培養在研究中的優勢
1. 球狀體和類器官的生成：3D細胞培養技術是制備球狀體（spheroids）和類器官（organoids）的基礎技術。這兩種細胞集合在構建模擬生物實際情況的實驗模型時都有其獨特的價值。球狀體由同一類型或多種類型的細胞聚集而成，體內的細胞相互連接形成一種類似真實生物體的三維網絡。類器官則是由多種類型的細胞以特定的空間組織形式構建起來，模擬了器官的微觀構造和功能。
2. 研究模型的逼真性：通過3D細胞培養技術構建的球狀體和類器官，比以往的2D細胞培養更能模擬細胞在生物體內的生理環境。這讓我們能更好地理解細胞的行為，例如細胞的增殖、分化、遷移以及信號傳遞等。
3. 藥物篩選和毒性測試：在藥物開發和毒理測試過程中，利用3D細胞培養技術構建的球狀體和類器官可以更準確地預測藥物在生物體內的作用，以及這些藥物可能的毒性反應。
4. 疾病模型及治療方法的研究：3D細胞培養技術還使人們有能力生成和使用疾病特異性的球狀體和類器官，比如癌癥球狀體和類器官，這對于研究疾病進程、篩選潛在藥物以及研發新的治療方法具有極高的價值。

三、3D細胞培養方法簡介
1. 共培養法：這種方法是將細胞、細胞生長因子、再造基質蛋白以及適合的骨架混合在一個體系中進行共同培養，其目的是使細胞在類似體內環境的條件下生長和分化。

適用的儀器：CERO 3D Incubator & Bioreactor
 

CERO 3D Incubator & Bioreactor 是一種專為提升干細胞、球狀體、類器官和組織研究而設計的3D細胞培養技術。該設備提供了獨特的培養環境，能夠在最高水平上優化細胞的生長和研究條件。

應用領域
干細胞研究: 提供優化的環境，支持干細胞的生長和分化研究。
球狀體和類器官研究: 適合培養復雜的3D細胞結構，如球狀體和類器官，模擬體內組織結構和功能。
組織工程和再生醫學: 為組織工程提供了一個理想的培養環境，支持再生醫學研究和應用。

產品視頻：https://www.bilibili.com/video/BV14yTrezEAy/?spm_id_from=333.999.0.0

2. 生物打印技術：3D生物打印技術是一種創新的方法，它可以精確地將細胞和其他生物材料排列在預定義的三維空間中。這種方法的主要優勢是可以創建具有復雜結構和功能的生物組織模型。

適用的儀器：Cellink 3D生物打印機
 

Cellink的產品在3D細胞培養研究中的應用廣泛，涵蓋了組織工程、藥物篩選、癌癥研究、干細胞研究和生物材料開發等多個領域。這些技術不僅加速了科學研究的進展，也為醫療和生物技術產業帶來了新的希望和可能性。

應用領域
組織工程與再生醫學：Cellink的3D生物打印機和生物墨水用于打印具有復雜結構的組織工程模型，這些模型能夠模擬人體組織的結構和功能。
藥物篩選和毒性測試：3D細胞培養模型在藥物篩選和毒性測試中發揮著重要作用。相比傳統的2D細胞培養，3D模型可以更好地模擬體內環境，從而提高藥物篩選的準確性和有效性。
癌癥研究：利用Cellink的3D細胞培養系統，研究人員能夠構建腫瘤微環境模型，這對于研究癌癥的生長、轉移和對治療的反應具有重要意義。
干細胞研究：Cellink的生物打印技術和生物墨水也被用于干細胞研究。通過3D細胞培養，可以模擬干細胞在體內的生長和分化過程，為干細胞治療和再生醫學研究提供了強有力的工具。

3. 微流控芯片技術：這是一種新型的細胞培養方法，能夠模擬細胞微環境，實現在芯片中的器官模擬。

適用的產品：NETRI器官芯片

NETRI的產品，特別是TriaLink™系列，是專為細胞研究中的三維培養和持續連接而設計的先進微流體芯片。TriaLink™微流體芯片集成了微通道和NeoBento™技術，可以在獨立的區域內培養多達三種不同類型的細胞。這種設置非常靈活，與標準成像技術和高通量篩選兼容。這些芯片可用于功能活性記錄、電生理學以及各種細胞相互作用的分析，適用于研究神經元、膠質細胞、皮膚細胞等等。其應用包括研究神經炎癥、腫瘤學、神經系統疾病以及細胞遷移等。

應用領域
藥品檢測：通過在生理模型上進行毒性和療效測試，NETRI產品可幫助醫藥行業在推廣新療法前理解其作用機制，并進行必要的藥效和安全性評估。這是一種可預測臨床反應的方法，大大提升了藥品研發的效率和準確性。

研究實驗室：NETRI產品包括多種人工微型器官模型，配合人工智能處理，它們可為實驗室提供各種實驗環境，并能預測實驗的臨床反應。

皮膚理療：可應用于皮膚疾病、傷口愈合等領域的研究，這些產品可提供帶有神經元刺激和動態流體灌注生理環境的皮膚模型，提高了研究的實用性和應用性。

生物制藥：憑借其在在神經科學領域的深度專業知識，NETRI發展出一系列創新技術，為生物制藥產業提供啟示和參考。例如，NETRI的神經流體器官芯片技術可用于多種指標的藥品發現和臨床前試驗。

Tips：傳統方法對3D細胞培養物（例如球狀體和類器官）的質量分析及優缺點介紹。
1. 形態學分析：
優點：形態學分析是觀察3D細胞模型實物特性的最直觀方法，可以直接反映樣本的形狀、大小、形態變化等生物活性和功能的重要標志。

缺點：過于依賴設備的精準度和操作者的經驗，可能導致結果存在一定的主觀偏見。另外，觀察某些微觀結構可能需要更為先進和昂貴的設備，這可能會限制其在資源有限的環境中的應用。

2. 活性/生存率測定：
優點：可以直接測量細胞或組織樣本的生存狀況和生理活性，對于評估治療效果、藥物篩選等研究有重要價值。

缺點：需要特定的試劑和設備，示例如MTT試驗可能受環境因素影響（如溫度、pH、氧化還原環境等），是一種破壞性的分析技術，不能實現實時動態的生物標志物檢測。

3. 細胞分化marker的表達：
優點：具有很高的特異性和靈敏度，可以通過對特定的marker進行檢測，對細胞或組織進行準確的識別。

缺點：需要特定設備和試劑，成本相對較高，操作和數據解析需要專門的訓練和經驗。

4. 基因表達分析：
優點：能提供大量的遺傳信息，有助于理解細胞或組織的生物學特性，以及更深入地研究生物體的復雜性和疾病的性質。

缺點：所需要的設備和試劑成本較高，數據處理和分析復雜，需要相對專業的生物信息學工具和知識。

5. 功能性測試：
優點：具有很好的針對性和精確性，根據研究需求選擇適宜的功能性測試，針對特定的功能或特性進行評估。

缺點：需要精細且復雜的實驗設計，執行過程可能相對耗時，且對于不同的功能測試方法可能需要特定的設備和試劑。

6. 成像：
優點：可以直觀、全面地觀察樣本，實現對細胞或組織詳細、全面的了解，而且可以掌握樣本的空間結構及其動態變化，提供大量的信息。

缺點：設備成本高昂，技術要求高，數據處理復雜。對于深層部的細胞和組織可能需要更高級的成像技術，如共焦、二光子等顯微鏡技術，進一步提高了實驗的復雜性與花費成本。

四、3D細胞培養分析方法簡介
1. 3D細胞、球狀體、類器官分析儀
在3D細胞培養體的研究中，通常將樣本大小的量化視為追蹤其發展過程的關鍵步驟，有助于我們對生長狀況進行觀察及其一致性的評估。然而，細胞樣本的三維特性不容忽視，單一的關注樣本尺寸可能會忽視這一核心特點。因此，我們的考量應不僅局限于尺寸，更需深入到三維結構的層面。

3D細胞培養體的結構復雜度由其內部細胞、蛋白及密度的復雜平衡決定，每個因素在其功能表現中都發揮著關鍵作用。對這每日的結構生物標志物進行全面評估，會揭示出3D培養體的完整發展潛力。

更深地，了解質量密度可助我們更全面把握3D細胞培養體的結構復雜性，揭示細胞密度、細胞外基質組成以及空腔形成之間的微妙關系。類器官的質量密度主要根據其單位體積內的細胞數量確定，同時，細胞外基質（ECM）的組成比例也會對質量密度產生影響。此外，空腔的存在或缺失可能會對類器官的質量密度造成顯著影響。

Celldynamics W8
Celldynamics  W8設備，由Cell Dynamics公司研發，是一款專門用于定量測量大小、重量和質量密度的生物樣本重量評估裝置。此設備適用于尺寸在100微米至600微米之間的球狀體和類器官。獲取球狀體或細胞集合的準確質量密度、形態、大小和重量信息對于全面理解實驗結果及其影響的生物過程具有重要的作用。W8設備的初步應用廣泛，落地領域包括癌癥研究、組織工程及再生醫學等。W8物理細胞測量系統通過實現3D異質模型的標準化開啟了全新的研究范式。其獨特的重力測量技術大大提高了圖像的保真度，使得3D細胞模型的研究更具精細度和可重復性，這無疑為復雜的生物系統研究提供了更深層次、更細致的分析工具。
 

主要特點和優勢
創新技術： 設備的重力測量技術大大提高了圖像的保真度，為3D細胞模型的研究提供了強力支持。

高精度測量：W8設備可以對樣本體積、重量和質量密度進行高精度的定量測量，使得研究人員能夠獲取樣本的詳細參數。

廣泛應用：W8設備適用于尺寸在100微米至600微米之間的3D球狀體和類器官，應用范圍覆蓋廣泛。

深度洞察： 獲取球狀體或細胞集合的質量密度、形態、大小和重量信息能為研究人員提供深度洞見，助其更全面理解實驗結果與其影響生物過程的關系。

分選：W8設備不僅能對球狀體、類器官進行測量，還能進行分選。它的生物物理性質分選技術確保了球狀體樣本的無菌和活性，可以根據尺寸或密度對樣品進行分選，不需要標記，操作簡便且準確。

實現標準化：W8物理細胞測量系統通過實現3D異質模型的標準化，開創了新的研究范式。

便捷操作： 設備的便捷操作和自動化處理使實驗過程變得更為簡便高效，減少了操作難度。

應用領域
腫瘤研究
Celldynamics W8可以精確量化腫瘤球狀體（spheroids）和類器官（organoids）的大小、重量和密度，幫助研究人員更好地理解腫瘤的結構和生長模式。這對于癌癥治療和新藥開發非常重要[1]。

藥物篩選
通過高通量處理能力，Celldynamics W8能夠快速評估藥物對3D細胞培養模型的影響，為藥物篩選和毒性測試提供關鍵數據。其無損、無標簽的檢測方法確保了實驗結果的可靠性。

組織工程
在組織工程領域，Celldynamics W8可以幫助研究人員分析和優化3D細胞結構的形成和發育過程，確保人工組織的質量和功能性。

再生醫學
該設備在再生醫學中有重要應用，通過量化細胞球狀體和類器官的生長和分化，評估干細胞治療的效果，推進復雜疾病的治療研究。

免疫學研究
Celldynamics W8可以用于研究免疫細胞在3D細胞模型中的行為，幫助理解免疫細胞如何滲透和攻擊腫瘤細胞，提高免疫治療的效果。