3D细胞培养支架什么是3D细胞培养 1980年代, 美国劳伦斯伯克利国家实验室的Mina Bissel在对乳腺癌的研究中开创了三维细胞培养的技术, 3D细胞培养是指将具有三维结构不同材料的支架与各种不同种类的细胞在体外共同培养，使细胞能够在支架的三维立体空间结构中生长、迁移，构成三维的细胞载体复合物。支架材料主成分可分为天然聚合物(Natural Polymers)如胶原蛋白(Collagen)、纤维素(Cellulose) 黏多糖(glycosaminoglycan)和合成材料(Synthetic material)如聚苯乙烯(Polystyrene, PS)， DEAE-葡聚糖(DEAE-dextran)等。相较于合成材料而言，天然聚合物可直接由动植物或人体组织中萃取，具有高生物相容性、低毒性、免疫反应等优点，而合成材料具有较好的机械特性及批次再现性。三维细胞培养支架可模拟体内细胞外间质(Extracellular matrix, ECM)的结构，更贴近于实际细胞在人体内生长的状况，因而渐渐取代了传统二维平面培养皿被并应用在生物医学的各个领域上。 三维细胞培养支架在生物医学上的应用 三维细胞培养技术在组织工程、肿瘤学、再生医学、药物筛选测试和干细胞生物学均有广泛的应用。培养出有再生能力且有功能的器官组织是组织工程研究的最终目标，而其中包含了复杂且受调控的一系列讯号传递路径，因此能够精准预测细胞反应以及稳定再现固定的培养方法并能分化出特定的细胞表型是关键技术，而三维细胞培养支架已经被证实可以更有效率的再现细胞与细胞外间质的动态关系，并在细胞组织再生的合作协调与交互作用扮演重要的角色。在药物筛选测试的研究中许多通过动物试验的药物因为动物模型与实际人体遗传构成和更精细的生理差异无法准确的判定药物的疗效和副作用，利用三维细胞培养支架建立体外器官模型可帮助研究药物直接作用于人体器官类似物，更有系统性的评估药物使用的长期临床效果。
Tantti®三维细胞培养支架简介 Tantti®三维细胞培养支架由医疗级明胶(gelatin)制备而成，具有高机械性质和热稳定性，独家授权于中央研究院的微流道造孔技术使支架具备高表面积和高度连通性均一孔洞的优势。培养细胞时，高表面积提供细胞更多贴附面积，高连通性的均一孔洞可确保支架内部细胞的生长环境如气体交换，培养基养分代谢等均匀稳定，增加细胞的活性和增殖能力。另外，支架可即时使用胰蛋白酶(Trypsin)溶解，细胞回收率达100%。无论孔径大小、厚度、机械性质均可依客户的需求调控。
实验数据
相关论文 Springerplus. 2014 Feb 11;3:80. doi: 10.1186/2193-1801-3-80. Bioactive Materials. Volume 3, Issue 3, September 2018, Pages 278-314 Q&A Q：三维培养支架材料为第几型之胶原蛋白？ 其来源为何？ A：制式规格三维支架为第一型胶原蛋白所制备生产，其来源为猪皮。 Q：台创材所生产的三维培养支架之内部结构为何？ 有多少表面积可提供细胞生长培养？ A：此支架之内部结构为微米尺寸之三维多孔立体空间，其内部微米孔洞规则排列且洞洞相连，亦与一般二维细胞多孔盘生长面积相比下具有很大优势。 (a) 6 mm (For 96 well) 三维培养支架之生长面积： 75 μm孔径大小：16.82 cm2。 150 μm孔径大小：8.35 cm2。 (b) 10 mm (For 48 well) 三维培养支架之生长面积： 75 μm孔径大小：46.74 cm2。 150 μm孔径大小：23.20 cm2。 Q：此三维培养支架最多可乘载培养出多少细胞数？ A：制式规格三维支架为厚度1 mm的圆柱状，规格大小分别有直径10 mm (For 48 well)及直径6 mm (For 96 well)，而直径10 mm (For 48 well)的支架约可乘载1*106的细胞数，直径6 mm (For 96 well)的支架约可乘载1*105的细胞数。(此数据为使用NIH 3T3细胞株做培养测试，起始seeding的细胞数为2 x 104，培养10~14天。然而每种细胞特性不同，于同样的培养条件下，是否能增生到上述的乘载细胞数，这还需做进一步的测试。以间质干细胞为例，若使用不同的所属干细胞培养液，其培养几天能增生到多少细胞数皆会不一样) Q：三维支架制式孔径规格有75及150微米，其那种孔径又适合哪种细胞培养？ A：此支架于不同孔径 (75及150微米) 但同体积情况下，其孔径越小、给予的细胞生长表面积越大，亦能提供细胞较好的生长微环境。若以培养癌细胞为例，台创材所提供之不同孔径规格的支架，可来比较癌细胞成团大小的不同，其分析对药物的影响。而培养哺乳类来源细胞或干细胞而言，其最佳培养孔径为100~200 μm，亦台创材支架规格以150 μm孔径大小会比较适合。 Q：此三维培养支架可溶解回收细胞吗？ A：台创材三维培养支架可用胰蛋白酵素(Trypsin)于37℃、5分钟内完全溶解以回收细胞。但当细胞于我们三维培养支架生长数目超过 105 时，则建议用胶原蛋白分解酵素(Collagenase type I，activity: ≥125 units per mg dry weight)来溶解。 Q：此三维培养支架是否也可用胰蛋白酵素(Trypsin)替代品(如TrypLE Express Enzyme或Acctuase)溶解吗？ A：可以，于37℃下溶解时间约20分钟。 Q：此三维培养支架可任意搭配使用任何市售细胞多孔盘(well plate)？ A：可以，但建议搭配使用"未经静电力或其他方式处理过 (如Petri Dish)" 的多孔盘。(因一般所使用的二维细胞培养多孔盘大多皆有经静电力或其他方式处理过，以利于二维细胞的贴附，为了防止或避免三维培养时，细胞可能会大量爬出至二维平面培养盘上此问题，建议搭配使用未经过处理之多孔盘)。 Q：细胞培养于此三维培养支架时易于即时观察吗？ A：可以，此支架于细胞培养时为透明圆柱胶状 (未培养时为白色固态圆柱状)，亦可使用相位差倒立显微镜即时观察细胞于三维培养下之细胞生长情况。也可使用扫描式电子显微镜(SEM)及共轭焦显微镜(Confocal Microscope)从事更进一步的细胞型态分析。 Q：此三维培养支架出货时有经过任何灭菌处理吗？ A：有，皆经由Gamma灭菌处理，取得支架后直接于无菌环境下使用即可。 Q：台创材三维培养支架所发表之文献期刊？ Hsieh T. W., et al., Matrix dimensionality and stiffness cooperatively regulate osteogenesis of mesenchymal stromal cells. Acta Biomaterialia (Impact factor: 6.383), 2016, 32: p. 210-222. Lo Y. P., et al., Three-dimensional spherical spatial boundary conditions differentially regulate osteogenic differentiation of mesenchymal stromal cells. Scientific Reports (Impact factor: 4.122), 2016, article number: 21253. Huang S. B., et al., Development of a pneumatically driven active cover lid for multi-well microplates for use in perfusion three-dimensional cell culture. Scientific Reports (Impact factor: 4.122), 2015, article number: 18352. Ling T. Y., et al., Differentiation of lung stem/progenitor cells into alveolar pneumocytes and induction of angiogenesis within a 3D gelatin-Microbubble scaffold. Biomaterials (Impact factor: 8.806), 2014, 35(22): p. 5660-5569. Lee Y. H., et al., Three-dimensional fibroblast morphology on compliant substrates of controlled negative curvature. Integrative Biology (Impact factor: 3.294), 2013, 5(12): 1447-1455. Sun Y. S., et al., Electrotaxis of lung cancer cells in ordered three-dimensional scaffolds. Biomicrofluidics (Impact factor: 2,571), 2012, 6(1): 014102. Wang C. C. et al., Cartilage regeneration in SCID mice using a highly organized three-dimensional alginate scaffold. Biomaterials (Impact factor: 8.806), 2012, 33(1): p. 120-127. Lin J. Y. et al., Morphology and organization of tissue cells in 3D microenvironment of monodisperse foam scaffolds. Soft Matter (Impact factor: 3,709), 2011, 7: 10010. Wang C. C. et al., A highly organized three-dimensional alginate scaffold for cartilage tissue engineering prepared by microfluidic technology. Biomaterials (Impact factor: 8.806), 2011, 35(29): p. 7118-7126.
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