干細胞是指具有無限分裂增長能力，可以進行自我更新，并能在不同誘導條件下，分化成不同類型的細胞的一種特殊生物細胞。比如我們常見的骨髓干細胞胚胎干細胞，廣泛應用于免疫系統(tǒng)疾病治療，內分泌系統(tǒng)疾病治療等。細胞培養(yǎng)技術中利用生物反應器進行干細胞的體外培養(yǎng)，使干細胞大量增殖量產，已成為3D干細胞擴培的主流手段。

一、干細胞的培養(yǎng)方法 

干細胞的培養(yǎng)方法主要有兩種，一種是2D培養(yǎng)，另一種是3D立體培養(yǎng)。

2D培養(yǎng)多采用貼壁培養(yǎng)技術，在培養(yǎng)瓶或培養(yǎng)皿等容器中加入細胞生長所必須的營養(yǎng)物質，在特定的培養(yǎng)環(huán)境下，細胞貼附于培養(yǎng)器皿壁上，分裂生長，形成致密的細胞層的細胞培養(yǎng)方式。由于這種培養(yǎng)只在平面進行增殖生長所以也成為2D 培養(yǎng)。

細胞的2D培養(yǎng)技術簡單，對于培養(yǎng)液的更換也相對容易，不需要完整的過濾系統(tǒng)所以 適用于較多大多數動物細胞。但是它的缺點是：細胞的擴大培養(yǎng)較難，投資大，且不能及時有效地監(jiān)測細胞生長狀態(tài)和細胞生長環(huán)境。

為了實現細胞規(guī)模化擴增，半個世紀以來，生命科學領域逐漸使用新型的生物反應器來實現細胞的規(guī)模擴增，比如采用微載體生物反應器來擴增培養(yǎng)CHO細胞、成肌細胞等。利用懸浮細胞培養(yǎng)生物反應器進行昆蟲細胞，紅細胞的規(guī)模化擴增等。

二、 3D干細胞培養(yǎng)技術

三維干細胞培養(yǎng)技術通過為細胞提供支撐材料來模擬生物組織的細胞外基質或建立細胞球進行細胞立體培養(yǎng)的一種方式。 3D干細胞常用的構建細胞外基質材料主要有膠原、透明質酸、纖維蛋白等天然材質，和聚乳酸、聚己酸內酯等合成材料以及新型復合材料，這些干細胞培養(yǎng)材料具有三維立體多孔結構，有利于細胞的吸附與增殖，并且表面大多附有生長因子有利于細胞的表達，可以與細胞穩(wěn)定融合。

三、  3D干細胞培養(yǎng)環(huán)境的選擇

干細胞的3D培養(yǎng)也可以選擇攪拌式生物反應器來實現細胞的大量擴增， 因為生物反應器可以自配的PID控制系統(tǒng)能準確地監(jiān)測細胞的生長環(huán)境和細胞生長狀態(tài)。在細胞進行懸浮培養(yǎng)時，通過攪拌器使培養(yǎng)基內的營養(yǎng)成分充分混合，從而為 3D干細胞的增殖生長提供良好的生長環(huán)境。

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