不同于傳統(tǒng)的二維化單層細(xì)胞培養(yǎng),三維細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)是指將具有三維結(jié)構(gòu)不同材料的載體與各種不同種類的細(xì)胞在體外共同培養(yǎng),使細(xì)胞能夠在載體的三維立體空間結(jié)構(gòu)中遷移、生長(zhǎng),構(gòu)成三維的細(xì)胞2載體復(fù)合物。
　　組織工程學(xué)是20世紀(jì)80年代末期發(fā)展起來的一門新興邊緣學(xué)科。組織工程是應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)、生物材料和工程學(xué)的原理，研究開發(fā)用于修復(fù)或改善人體病損組織或器官的結(jié)構(gòu)、功能的生物活性替代物的一門科學(xué)。組織工程的三要素為細(xì)胞、支架、生長(zhǎng)信息，其核心目的在于使細(xì)胞按既定的設(shè)計(jì)生成具有特定的生物學(xué)功能的組織。
　　三維細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)的三維骨架由基質(zhì)材料構(gòu)建,主要作用是提供物理強(qiáng)度和張力,理想的基質(zhì)材料應(yīng)具備以下特點(diǎn)：
　　1.良好的組織兼容性及生物可降解性;
　　2.良好的細(xì)胞界面,利于細(xì)胞黏附、增殖及分泌細(xì)胞外基質(zhì);
　　3.具有三維空間結(jié)構(gòu),有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物的交換;
　　4.具有一定的強(qiáng)度和可塑性。三維骨架結(jié)構(gòu)除了提供足夠的機(jī)械強(qiáng)度外,還必須為種子細(xì)胞提供三維空間結(jié)構(gòu).
　　生物材料的三維結(jié)構(gòu)可在三個(gè)尺度水平上控制工程組織、器官的生長(zhǎng)發(fā)育過程：
　　1.在cm-mm級(jí)水平?jīng)Q定工程組織的形狀和大小;
　　2.在μm級(jí)水平通過生物材料的空隙大小和形態(tài)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)細(xì)胞的遷移和生長(zhǎng);
　　3.在nm級(jí)水平通過生物材料的表面化學(xué)性質(zhì)調(diào)節(jié)與其接觸的細(xì)胞的粘附和基因表達(dá)。
　　目前以實(shí)現(xiàn)生物醫(yī)藥規(guī)模化生產(chǎn)為目的的大規(guī)模動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)雖已取得了顯著的發(fā)展,但以體外構(gòu)建與各類組織、器官相應(yīng)的細(xì)胞三維生長(zhǎng)類似物或等同物為主要目的的三維細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)尚處于不成熟的早期發(fā)展階段,諸如起細(xì)胞外基質(zhì)和/或生物支架作用的人造生物材料、培養(yǎng)基、培養(yǎng)裝置、不同類型細(xì)胞的共同培養(yǎng)和三維細(xì)胞培養(yǎng)物的血管形成等問題均有待進(jìn)一步研究解決。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，三維細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)在組織工程中的應(yīng)用必將帶來醫(yī)學(xué)變革，并為造福人類作出巨大貢獻(xiàn)。