作為生命科學領域的一項長期技術，二維細胞培養使人類能夠在體外研究細胞的生理和病理。然而，隨著對細胞微環境概念的逐漸了解，科學家發現二維培養細胞的生理狀態和活性與體內細胞并不*一致，結果往往與動物實驗和臨床結果不一致。實驗。因此，在過去的十年里，科學家們一直致力于開發各種3D細胞培養技術，為細胞提供更類似于體內環境的培養環境。研究人員逐漸意識到，為了在體外實現細胞的形態、結構和生理功能，3D細胞培養需要能夠模擬體內環境的關鍵特征，包括細胞、細胞和細胞外基質之間的相互作用，以及細胞和器官。
 

　　3D細胞培養技術是細胞生物學與組織工程交叉領域的研究熱點之一。其特點是利用相容性高、生物降解性好的材料制備所需的多孔結構，在體外構建類似于細胞在體內生長的空間和基質環境，使細胞表現出不同于平面二的特性。生物材料具有生物相容性高、生物降解性好等特點。其三維網絡結構可以嵌入細胞，有效模擬細胞外基質的生長環境，促進細胞生長、增殖和分化。

　　3D細胞培養已成功應用于構建由各種組織組成的四種人體基礎組織和器官：大量軟硬支架（生物陶瓷、羥基磷灰石和膠原蛋白）用于模擬骨組織并應用于臨床；微孔海藻酸鈉細絲可用于模擬包裹神經細胞的神經纖維結構；3D生物打印產生的內皮化心肌在微流控灌注生物反應器中培養后，心肌細胞定向正確，可自發同步收縮；膠原凝膠和PCL膜已在動物模型中用作重建角膜細胞載體。3D細胞微球可用于研究腫瘤發病機制和藥物篩選；骨骼、軟骨組織、心臟組織、皮膚和神經組織已在動物實驗中再生；3D細胞培養也被證明可以顯著維持干細胞的結構和功能。