水凝膠
圖 1.水凝胶可实现更具生物相关性的 3D 细胞培养。
在生理環境中，細胞通常會與細胞外因子進行三維（3D）互動。細胞外基質 (ECM) 是由肽類、多醣類、蛋白質、酵素和信號分子組成的生物聚合物的複雜組合，駐留在細胞外。細胞與周圍 ECM 之間的互動提供線索，可影響細胞的極化、形狀、動力、分化和許多其他表型。傳統的細胞培養是在二維 (2D) 基板上進行的，通常是聚苯乙烯或玻璃，以這種方式培養的細胞通常無法完全重現這些相同類型的細胞在體內觀察到的許多表型。要使體外培養的細胞更接近其相應的生理組織類型，一種方法是將細胞包埋在模仿生理 ECM 的 3D 水凝膠中進行培養。這種策略是三維培養細胞的更大方法的子集，通常稱為三維細胞培養。 有關合成和天然衍生的三維水凝膠的更多資訊，請參閱下文。
產品
三維水凝膠應用
在三維水凝膠中培養的細胞已被證明在許多應用中具有價值。傳統的永生化細胞系可嵌入水凝膠培養，形成稱為球體的多細胞複合體。球體已被證實可提供在 2D 條件下培養的相同細胞所沒有的豐富資訊。在 3D 水凝膠中培養的幹細胞可以分化成多種細胞類型，與原生組織非常相似。它們可以被編程以形成三維器官組織（3D organoids），這種已分化的迷你器官結構已被用作複雜生理學的高度預測性、可重複性和可擴展性的體外模型。在水凝膠內培養細胞的其他應用，則集中在探究水凝膠的物理特性與細胞的機械敏感行為，包括形態特徵和細胞運動的形成。
天然萃取的 3D 水凝膠
在體外模擬生理細胞外基質的最常見方法，是使用生物來源的原生 ECM 萃取物。傳統上，Engelbreth-Holm-Swarm (EHS) 小鼠肉瘤基底膜的 ECM 提取物一直用於 3D 細胞培養應用。EHS ECM 提取物在 4 °C 時呈液態，室溫下會凝膠化，可輕鬆嵌入細胞。本產品以 ECM Gel 水凝膠的形式銷售。對於某些應用，來自人類細胞的 ECM 萃取物非常重要。MaxGel™ ECM 是人體體外衍生的基底膜萃取物 (BME)。
圖 2.合成細胞外基質 (ECM)。
合成 3D 水凝膠
重新製造合成水凝膠可能是某些應用的最佳選擇。化學定義的水凝膠配方可增強再現性，而且生長因子等培養基成分的存在和濃度也是已知的。此外，水凝膠的關鍵物理參數可能對特定應用非常重要。這些參數包括
- 彈性模數
- 孔徑大小
- 水凝膠膨脹
- 交聯
- 解離條件
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