微重力磁悬浮三维细胞培养仪

合集下载

细胞培养用的仪器

细胞培养用的仪器摘要：1.细胞培养的重要性2.细胞培养所需的基本设备3.常用的细胞培养仪器及其功能4.细胞培养仪器的选择与维护5.结论正文：细胞培养在生物科学和医学研究中具有重要地位，它是研究生物系统基本功能和疾病机制的有效手段。

为了保证细胞培养的质量和效果，选用合适的仪器设备至关重要。

本文将介绍细胞培养所需的基本设备、常用的细胞培养仪器及其功能、细胞培养仪器的选择与维护。

一、细胞培养的重要性细胞培养技术是实验室研究和临床应用的基础，通过对细胞进行体外培养，可以更好地了解细胞生长、分化和功能调控等方面的知识。

此外，细胞培养技术还在药物筛选、组织工程、基因治疗等领域发挥着重要作用。

二、细胞培养所需的基本设备进行细胞培养需要以下基本设备：1.培养箱：用于提供恒定的温度和湿度环境，维持细胞生长所需的稳定条件。

2.培养皿：用于放置细胞，通常由玻璃或塑料制成。

3.培养液：为细胞提供生长所需的营养物质。

4.移液器：用于准确地移取和分配培养液。

三、常用的细胞培养仪器及其功能1.显微镜：观察细胞形态和生长状况。

2.培养箱：提供恒定的温度和湿度环境。

3.恒温摇床：用于细胞培养过程中的摇晃培养，有助于细胞生长和药物筛选。

4.细胞计数器：用于细胞数量的快速测定。

5.凝胶成像仪：用于观察和分析细胞培养过程中产生的凝胶图像。

6.实时定量PCR 仪：用于检测细胞培养过程中的基因表达。

四、细胞培养仪器的选择与维护在选择细胞培养仪器时，应根据实验需求和预算选择合适的设备。

在日常使用过程中，要注意仪器的清洁和维护，确保仪器性能稳定。

对于高精度仪器，如显微镜和实时定量PCR 仪，需要定期进行校准，以保证数据准确性。

细胞培养仪器设备的选择和使用对细胞培养的质量和效果具有重要影响。

3d细胞培养技术的原理和应用

3D细胞培养技术的原理和应用1. 概论3D细胞培养技术是一种模拟体内细胞生长环境的方法，通过在三维空间中培养细胞，使其形成更接近真实生理环境的结构和功能。

相比传统的二维细胞培养，3D细胞培养技术能够更好地模拟细胞在体内的生长和相互作用过程，因此具有广泛的应用前景。

2. 原理3D细胞培养技术利用生物材料或微纳米技术搭建细胞的三维结构，使细胞能够在立体环境中生长和相互作用。

主要原理包括以下几点：2.1 材料选择选择适合培养细胞的生物材料，例如生物胶、纤维蛋白、聚合物等，以提供细胞生长所需的支撑结构、生理环境和信号传导。

2.2 细胞悬浮培养将细胞悬浮在生物材料中，形成细胞-基质复合体，使细胞能够在三维空间中自由生长和传播。

2.3 细胞-细胞相互作用细胞在三维结构中更容易进行细胞-细胞相互作用，形成更加真实的组织结构和功能表现。

2.4 支持细胞生长的微环境通过调控生物材料的物理、化学性质，以及培养条件（如氧气、营养物质、温度等），提供适合细胞生长和分化的微环境。

3. 应用3D细胞培养技术广泛应用于以下领域：3.1 肿瘤研究通过建立三维肿瘤模型，可以更好地模拟肿瘤的生长和转移过程，研究肿瘤细胞的生长规律、药物敏感性等。

3.2 组织工程利用3D细胞培养技术可以构建各种组织和器官的模型，诸如心脏、肝脏、肾脏，用于疾病治疗和药物筛选。

3.3 药物开发3D细胞培养技术可以更好地模拟药物在体内的作用过程，提高药物筛选的准确性和效率，并减少对动物的使用。

3.4 功能性食品研发通过3D细胞培养技术，可以研究和开发具有特定功能的食品，如抗氧化、抗炎、调节免疫等功能性食品。

3.5 医学诊断利用3D细胞培养技术可以建立更准确的疾病模型，用于疾病的早期诊断和治疗监测。

4. 优势和挑战3D细胞培养技术相比传统的二维细胞培养具有以下优势： - 更接近体内的生理环境，模拟细胞在体内的行为更准确； - 更真实的细胞-细胞相互作用，能够更好地研究细胞间的相互影响； - 更好的预测药物的疗效和毒副作用。

新型的三维细胞培养系统

2D( 聚苯乙烯） 3D(NCP)
聚苯乙烯细胞培养板 NCP
CYP2C9
CYP2D6
CYP3A4
三维培养中，肝细胞功能得以恢复.
7
三维培养的必要性

Life Sciences
单层培养中细胞体内拱功能会丢失. 众多研究报告显示，3维细胞培养中，细胞能保持其体内功能，并且细胞株能获得接近其体内功能。
: 2013年6月
: Nobutaka TANI, 总裁 : Kawasaki, Kanagawa, Japan : SCIVAX USA, Inc. @Woburn, MA JSR Corporation : 三维细胞培养板销售和合同研发服务
1
三维细胞培养解决方案 -NanoCulture® 细胞培养板 (NCP)
对照水平
Mizushima et al, J Cell Sci. (2009)
4
为何需要三维细胞培养? 三维细胞下肝细胞恢复功能
Life Sciences
CYP mRNA 表达
mRNA (real-time PCR)
白蛋白分泌
Secreted albumin (relative amount) 30 25 20 15 10 5 0
对于癌症研究，再生医学和肝毒理研究，三维培养是必要的。
3
抗癌药物及其筛选方法
药物阿霉素多烯紫杉醇赫赛汀抗erbB3 抗体 Merrimack 顺氯氨铂机理 DNA,RNA 合成 Cyte Skelton 生长因子相关受体生长因子 NCP ○ ○ ○ ○ U形底 ○ × ○ ？二维 ○ ○ × × 体内 ○ ○ ○ ○
Life Sciences
DNA 合成 ……

三维细胞培养技术及其在生物学中的应用

三维细胞培养技术及其在生物学中的应用细胞培养是现代生命科学研究中不可或缺的技术之一。

传统的细胞培养主要采用两维培养模式，即将细胞在培养皿的平面上生长。

然而，由于它无法模拟真实的生物环境，很难反映细胞在人体内的复杂行为和互动，因此近年来三维细胞培养技术应运而生。

本文将从三维细胞培养技术的发展、主要类型及其应用三个方面进行探讨。

一、三维细胞培养技术的发展三维细胞培养技术一般被定义为将细胞在三维环境中培养至形成复杂结构的过程。

第一次提出该技术的是著名的发育生物学家威尔伯·伯德温（Wilbur B. H. Beyers）在上世纪50年代。

他在研究组织形成的过程中发现，细胞在三维空间中受到的物理和化学刺激与在二维表面上不同，因此这种技术可以模拟真实的生物环境，有助于更好地研究细胞的特性和行为。

上世纪90年代以来，随着基因工程、组织工程、再生医学等新兴领域的不断涌现，三维细胞培养技术开始蓬勃发展。

其中最具代表性的技术是生物印迹法（bioprinting）和组织工程技术（tissue engineering）。

生物印迹法是一种将细胞、细胞培养基和生物材料按照特定的结构、比例和空间排列，通过打印机喷头喷射到培养皿或患者体内基质中，形成三维组织结构的先进技术。

组织工程技术则是利用多种生物材料和生物信号分子复合成三维结构，以替代血液、细胞或器官等特殊情况下的缺陷组织的方法。

二、主要类型目前，三维细胞培养技术主要包括生物印迹法、细胞自组装技术（cell self-assembly）、多孔载体法（porous scaffold）、胶原蛋白基底法（collagen-based substrates）等。

下面就几种典型的技术进行简要介绍。

1. 生物印迹法生物印迹法是利用打印机将含有细胞和生物材料的墨水喷印在基质上，逐层叠加形成特定的三维结构。

这种技术具有精度高、速度快、成本低等优点，可以被应用在各个领域，如组织再生、器官移植等。

微重力条件下动态三维诱导骨髓间充质干细胞分化为软骨细胞:与静态培养的比较

微重力条件下动态三维诱导骨髓间充质干细胞分化为软骨细胞：与静态培养的比较王会才;张震宇;辛伟光【期刊名称】《中国组织工程研究》【年(卷),期】2007(011)010【摘要】目的:观察微重力条件下动态三维诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞的分化,并与静态培养作比较.方法:实验于2005-08/2006-04在哈尔滨医科大学附属第一医院中心实验室完成.穿刺抽取2月龄新西兰大白兔骨髓,密度梯度离心法分离纯化,体外培养扩增.取第3代骨髓间充质干细胞分组诱导培养:三维动态培养组:1%藻酸钠溶液洗涤并重新悬浮细胞,细胞密度为5×1010 L-1,滴入200 mmol/L氯化钙溶液,立即形成藻酸钙凝胶微球,细胞被悬浮固定于球内部,静止5 min,取出凝胶微球,磷酸盐缓冲液充分洗涤,置于旋转式细胞培养系统,微重力条件下动态诱导.二维动态培养组:细胞直接接种于平面培养瓶,置于旋转式细胞培养系统,微重力条件下动态诱导.三维静态培养组:藻酸钙凝胶微球悬浮细胞静态培养.二维静态培养组:细胞直接接种于平面培养瓶静态培养.诱导培养2周后取材,甲苯胺蓝染色、Ⅰ、Ⅱ型胶原免疫组织化学染色,测定胶原和蛋白多糖含量.结果:①藻酸钠接触钙离子迅速形成透明凝胶微球,直径约为1.0 mm,均匀一致,有光泽,易于操作.倒置显微镜下见凝胶微球中的细胞呈球形,核仁清晰,动、静态培养后立体结构相似.甲苯胺蓝染色阳性,表达Ⅱ型胶原,无明显Ⅰ型胶原表达.平面培养组细胞形态由梭形向多角形、多边形转变,核周可见黑色颗粒.甲苯胺蓝染色弱阳性,仅少数细胞表达Ⅱ型胶原.②与静态培养相比,动态培养出现明显软骨分化,动态培养组胶原和蛋白多糖产量均高于静态培养培养组,以三维动态培养组效果最佳[胶原:0.078±0.004,0.069±0.003,0.048±0.002,0.035±0.004;蛋白多糖:0.111±0.003,0.092±0.002,0.069±0.003,0.058±0.002,(P＜0.05)].结论:立体诱导优于平面诱导,微重力动态培养可提高细胞诱导分化质量.【总页数】3页(P1812-1814)【作者】王会才;张震宇;辛伟光【作者单位】哈尔滨医科大学附属第一医院骨一科,黑龙江省哈尔滨市,150001;哈尔滨医科大学附属第一医院骨一科,黑龙江省哈尔滨市,150001;哈尔滨医科大学附属第一医院骨一科,黑龙江省哈尔滨市,150001【正文语种】中文【中图分类】R3【相关文献】1.与软骨细胞共培养和条件培养液诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化的比较[J], 吕晶;柯杰;王琳;张冬梅;刘冰;逄键梁;邓天政2.兔骨髓间充质干细胞体外培养定向诱导分化为软骨细胞 [J], 俞猛;于方;付胜良3.骨髓间充质干细胞在含转化生长因子β1诱导培养基及二维培养条件下向软骨细胞的分化 [J], 彭吾训;王蕾;邓进;李鹏4.条件培养基诱导人骨髓间充质干细胞分化为软骨细胞的连续进行性特征 [J], 尹航;张亚;王晓东;张锡庆5.微重力三维动态诱导骨髓间充质干细胞复合可注射型支架材料Pluronic F-127修复关节软骨缺损 [J], 王会才;张震宇;辛伟光因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

生物科学中的三维细胞培养技术

生物科学中的三维细胞培养技术随着科学技术的不断发展和进步，生物中的三维细胞培养技术正在逐渐被广泛应用于生物学、医学、药理学等领域。

三维细胞培养技术是一种体外培养细胞的方法，用于模拟细胞在生物体内的三维环境，并探究其生理和病理过程的机制。

一、三维细胞培养技术的概述三维细胞培养技术是一种针对二维细胞培养的补充，它可以更加真实地再现细胞在活体中所处的三维环境。

一般情况下，三维细胞培养技术分为两种类型。

一种是“组织球”（spheroid）的培养，另一种则是“生物纳米技术”（bio-nanotechnology）。

组织球培养法是指直接在培养基中培养细胞，形成一定大小的细胞聚合物，被称为“组织球”，因而也常被称为“多小球体法”（multicellular spheroid method）或“细胞小球法”（cellular spheroid method）。

而生物纳米技术则是指通过生物成分的组装，构建出仿生环境。

生物体内主要由三种主要的细胞外基质成分组成：蛋白质、多糖和透明质酸。

在生物纳米技术中，这些生物成分被加工处理成结构性的生物材料，模拟出细胞周围的三维环境。

二、三维细胞培养技术的应用三维细胞培养技术已经被广泛应用于科研、医学、药理学等领域。

其主要的应用方向包括肿瘤研究、疾病治疗、药物筛选等。

1.肿瘤研究三维细胞培养技术被广泛应用于癌症研究。

多数癌症细胞在二维环境下生长的模型仅仅只能反映细胞的某些方面，不利于深入研究肿瘤的发生、发展和治疗。

而三维细胞培养模型则能在造血干细胞、肿瘤细胞的分化机制、肿瘤抗药性、肿瘤微环境、药物筛选等多个领域中作出更加贴近真实的模拟。

2.疾病治疗三维细胞培养技术在医学和疾病治疗方面的应用已经逐渐成熟。

例如，在器官细胞培养中，可将诱导后的干细胞转化为所需的细胞类型。

这些转化出来的细胞可以被用于疾病的治疗，例如：肝细胞、胰岛细胞、心肌细胞、神经细胞等等。

3.药物筛选最近几年，人们对三维细胞培养技术在药物筛选方面的应用越来越广泛。

微重力环境下的细胞培养技术研究

微重力环境下的细胞培养技术研究一、引言微重力环境是指绝对重力小于1 g的环境。

在这种环境下，细胞生长与在地球上的生长方式存在显著差异。

因此对微重力环境下的细胞培养技术研究具有重要意义，尤其是在航空、航天等领域。

二、微重力环境对细胞生长的影响微重力环境下，细胞生长与在地球上有明显差异。

其中最显著的影响是细胞架构、细胞运动、分化、增殖、凋亡、信号传导等方面。

2.1 细胞架构在微重力环境下，细胞形态会发生改变。

细胞的几何形态、细胞核大小和形态、形成伸展效应等都会与地球上的不同。

这种变化可以影响细胞的功能和信号传递方式，从而导致细胞的病理状态。

2.2 细胞运动在微重力环境下，细胞不能像在地球上那样靠重力来决定方向。

这会影响它们的运动方式和速度。

由于微重力环境中缺乏重力，细胞必须依靠其他机制来控制它们的运动，如细胞的表面张力和成对粘附分子。

2.3 分化在地球上，细胞通常需要摆脱重力的影响才能向其所需的方向分化。

在微重力环境中，这种摆脱重力的过程与在地球上的过程不同。

因此，微重力环境会导致细胞分化方式的改变。

2.4 增殖和凋亡在微重力环境中，细胞增殖与凋亡的过程也会发生变化。

这些变化可以影响到细胞的代谢、增殖、结构及像素、细胞死亡与癌症发展等生物学过程。

特别是在癌症发展方面，微重力环境会导致癌细胞更具有侵袭性和转移性。

2.5 信号传导在微重力环境下，细胞间的信号传导和分子交流受到严重影响。

因为微重力环境缺乏重力的受限，某些信号转导方式会受到限制，从而影响细胞的正常活动。

三、微重力环境下的细胞培养技术微重力环境下的细胞培养技术是一个涵盖广泛的科学前沿领域，它的发展涉及到多个学科的交叉，如生物学、物理学和工程学等。

3.1 国内外研究现状微重力环境下的细胞培养研究，已经成为一个全球化的研究领域，特别是在美国、欧洲和日本等国家已形成了比较成熟的相对体系。

而在中国的研究起步较晚，尚未建立“专业人员穿梭”的体系，但得到了中国科学家的广泛关注。

DMSCs_三维培养方法及其在组织再生和疾病治疗中应用的研究进展

第 50 卷第 2 期2024年 3 月吉林大学学报（医学版）Journal of Jilin University（Medicine Edition）Vol.50 No.2Mar.2024DOI：10.13481/j.1671‐587X.20240233DMSCs三维培养方法及其在组织再生和疾病治疗中应用的研究进展李国鑫, 赵小琳, 李晨曦, 刘影驰, 朱芷墨, 袁瑶, 安政雯（吉林大学口腔医院口腔生物学教研室，吉林长春130021）［摘要］牙源性间充质干细胞（DMSCs）是来源于神经嵴外胚层的间充质干细胞，具有优越的自我更新和多向分化的能力，被广泛应用于组织工程和再生医学研究。

利用三维培养方法可对DMSCs 进行大量体外扩增以满足研究和治疗的需要。

与传统的二维培养方法比较，三维培养技术可更有效地模拟干细胞在体内所处的结构和微环境，从时间和空间上共同调控干细胞的增殖及分化。

近年来开展的体外三维培养方法较多，悬滴培养法操作简单，但较难控制培养组织的气象环境；微流控芯片可更好地控制细胞参数，但成本高昂，且存在技术平台的难题而难以广泛应用；磁悬浮培养费用低廉，操作简便，细胞成球速度快，但由于磁化作用难以用来定量分析。

其他三维培养方法还包括旋转细胞培养系统、离心成球培养法、液体覆盖法和人工支架法等，上述培养方法都存在不同的优势和一定的局限性。

现对体外三维培养DMSCs的不同方法及其在不同组织再生和疾病治疗中的应用进行综述，为DMSCs功能的精准调控和再生医学研究提供参考。

［关键词］牙源性间充质干细胞；球体培养；干性维持；组织工程；再生医学［中图分类号］R780.2［文献标志码］AResearch progress in 3D culture methods for dental mesenchymal stem cells and their applications in regenerationand disease treatmentLI Guoxin, ZHAO Xiaolin, LI Chenxi, LIU Yingchi, ZHU Zhimo, YUAN Yao, AN Zhengwen（Department of Oral Biology， Stomatology Hospital， Jilin University，Changchun 130021， China）ABSTRACT The dental mesenchymal stem cells （DMSCs） are mesenchymal stem cells derived from the neural crest ectoderm and have exceptional self-renewal and multilineage differentiation capabilities. The DMSCs are extensively used in tissue engineering and regenerative medicine research. The DMSCs can be expanded in vitro on a large scale to meet the needs of research and therapy by three-dimensional culture technique. Compared with traditional two-dimensional cell culture techniques，three-dimensional culture more effectively simulates the structure and microenvironment that the stem cells encounter in vivo，providing simultaneous spatial and temporal regulation of the proliferation and differentiation of the stem cells. Various three-dimensional in vitro culture techniques have been developed in recent years. Hanging drop culture is straightforward， but controlling the tissue culture environment is challenging； microfluidic [文章编号] 1671‐587X(2024)02‐0564‐08[收稿日期]2023‐02‐06[基金项目]国家自然科学基金项目（82270960）；科技部国家重点研发计划项目（2022YFC2504200）；吉林省科技厅科技发展计划项目（JCSZ2021893-35）[作者简介]李国鑫（1995－），男，山西省大同市人，在读硕士研究生，主要从事肿瘤与免疫微环境调控方面的研究。

GravityPLUS 3D细胞悬滴培养板操作手册

Figure 4: HCT-116 coloncarcinoma microtissue cultured in GravityTRAP™. Picture acquisition with a Zeiss Axiovert25 microscope, 5× objective.
6

Advantages of the GravityPLUS™ Kit:
1. Robust hanging-drop spheroid formation using GravityPLUS™ Plate
2. Straightforward spheroid transfer to GravityTRAP™ Plate
The GravityTRAP™ Plate
The GravityTRAP™ Plate (Tissue Receiver and Assay Plate) is a special nonadhesively coated 96-well microtiter plate. It is designed to receive and accomodate microtissues for convenient long-term cultivation and analysis. Microtissues are positioned in an observation chamber at the bottom of each well, which prevents inadvertent aspiration and loss during medium exchange.
GravityPLUS™ Kit Manual
Figure 3: GravityTRAP™ Tissue Receiver and Assay Plate – arrows indicating positioning pins for precise transfer of microtissues from the GravityPLUS™ hanging drop plate.

悬滴法三维细胞培养操作

悬滴法三维细胞培养操作指南
哎呀，说起这个悬滴法三维细胞培养，咱们得仔细点儿整，毕竟这活儿精细得很。

首先嘞，你得准备好个干净得跟镜子似的培养皿，还有那些个细胞悬液，浓度要调得刚刚好，稀了浓了都不得行。

接下来，就是技术活了。

拿根细长的吸管，手要稳，心要细，轻轻地把细胞悬液滴到培养皿的盖子上，注意哦，不是直接滴到皿里，是盖子上头，一滴一滴，均匀得很。

这滴子要悬在半空中，不能沾到边上的，这就叫悬滴，懂了吧？
滴好之后，赶紧把培养皿的盖子轻轻盖上，别让空气进去搅了局。

然后，放到那恒温恒湿的培养箱里头，温度、湿度都得调得巴巴适适的，让细胞娃娃们舒舒服服地长。

过个几天，你再去瞅一眼，嘿，那悬滴里的细胞，已经开始抱团取暖，长成个小球球了，三维结构就这么自然而然地出来了。

这时候，你就可以根据实验需要，进行下一步的操作了。

记得哦，整个过程中，无菌操作是关键，手别抖，心别急，慢慢来，悬滴法三维细胞培养，就是这么个讲究的活儿。

3D磁悬浮细胞培养让细胞有家的感觉用于高通量药物筛选毒物筛选

Nature Nanotechnology：3D 细胞培养，让细胞有家的感觉作者：小茜来源：生物通2010-3-19 10:09:03磁悬浮细胞培养，让细胞有家的感觉Nano3d Biosciences ,Inc. Bio-Assembler2009年末，3D电影阿凡达风靡全球，细胞的世界其实也有3D的精彩，一个来自Houston医学研究中心的研究团队开发出一种3D细胞培养技术，相关成果文章公布在最新一期的Nature Nanotechnology上。

相比阿凡达的3D技术，在实验室用3D技术培养细胞简单得多，只要在培养皿中提供一个磁力，使得细胞悬浮在培养皿中就可以轻松获得，这样细胞在培养皿中的环境更像在组织中生长的环境。

传统细胞培养技术在模拟细胞体内生存环境方面做得还不够。

3D细胞培养技术的发明就是为了在细胞培养过程中，为细胞提供一个更加接近体内生存条件的微环境。

文章的作者之一Tom Killian副教授表示，用3D细胞培养技术可使得细胞状态保持与在人体内生长的相似，这对药物筛选等研究具有重要的意义。

如果说，我们可以提高药物筛选的可信度，只要提高10%，就能节省1亿美金的研发经费。

德克萨斯大学Anderson癌症中心的David H.Koch表示，在癌症研究中，3D技术显得更为关键，我们下一步的计划是将这些3D技术用于癌症方面的研究。

3D细胞培养技术为细胞提供一个更加接近体内生存条件的微环境，感觉就像“在家里一样”。

该技术不仅仅应用于基于细胞的高通量药物筛选，还可以应用于医学中。

3D细胞培养，细胞生长更接近体内环境——感觉像“在家里一样”。

因此，研究者通过3D培养技术从高通量筛选、毒物筛选及其它筛选中来获得接近体内真实情况的数据。