三维细胞培养系统以其新的、方便的，类体内细胞环境的特点得到了越来越多的应用。三维细胞培养是指在包含三维结构的微器件内培养细胞，从而对组织和器官特定微结构进行模拟的一种细胞培养方式。
三维细胞培养系统是指在人工环境中培养细胞，从而来研究细胞对环境的反应行为。目前细胞培养方式有很多，我们一般会根据培养细胞的特性和应用不同来选择适合的细胞培养方式。
在发育生物学领域，迫切需要建立一套细胞培养技术，既能生长传代，还能大程度地维持体内性状，并分化产生新的组织结构，以便研究发育过程。随着组织工程的新兴发展，三维细胞培养技术就应运而生了。
传统的二维细胞培养不仅被用于在体外研究不同类型的细胞，而且还用于进行药物筛选和测试。通常，这种二维的单层系统提供了一种培养基来喂养不断增长的细胞群，从而使得细胞在聚酯或玻璃平面上生长。过去的很多生物学突破都要归功于二维细胞培养。
在很多情况下，单层细胞培养技术所取到的研究结果和体内的情况不符合，因为细胞在体外改变的环境下增生，逐渐丧失了原有的性状。动物实验在体内进行，但由于体内的多种因素制约以及体内和外界环境相互影响而变得复杂化，难以研究单一过程。
然而，二维的细胞培养模型比较简单，并且这种模型不能准确描述和模拟在体内观察到的丰富的环境和复杂的过程，如细胞信号转导、化学梯度或空间结构变化等。
因此，用2D细胞培养方法收集的数据可能对其体内应用预测具有误导性。这就是为什么科学家们一直致力于三维仿生细胞培养，这项技术能够更准确地模拟细胞在体内成长的实际微环境。
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