3D培养如何提**细胞质量？VitroGel® STEM

随着再生医学、类***及细胞***的发展，传统2D细胞培养的局限性越来越明显。2D培养无法真实模拟体内细胞外基质（ECM）的3D微环境，容易导致细胞形态异常、干性下降以及分化失控。

相比之下，3D培养体系能够更接近体内干细胞微环境（stem cell niche）的真实状态，为干细胞提供更稳定的生长环境。

为什么3D培养更适合干细胞？

在体内，干细胞始终处于复杂的3D ECM网络中。这个微环境不*提供物理支撑，还通过力学信号、细胞黏附和营养梯度共同调控细胞命运。

2D培养中，细胞会过度铺展，***RhoA/ROCK及YAP/TAZ等力学通路，进而影响Oct4、Sox2、Nanog等干性基因表达。

而在VitroGel构建的3D体系中：

• 细胞保持更自然的球状形态
• 细胞骨架张力降低
• 力学信号更加稳定
• 干性相关基因表达更稳定

这有助于维持干细胞长期自我更新能力，并减少非特异性分化。

VitroGel 的**优势

1. 化学定义明确，无动物源

传统Matrigel来源于小鼠**组织，存在：

• 批次差异大
• 成分不明确
• 潜在**信号干扰
• 不利于临床转化

尤其在人源类***培养中，动物**来源基质可能影响组织原代性，甚至诱导异常表型。

VitroGel 采用化学定义明确的合成体系：

• 无动物源
• 无**来源
• 批间一致性高
• 更适用于再生医学与临床转化研究

在长期类***培养和iPSC相关研究中具有明显优势。

2. 可调控力学性能

基质刚度是影响干细胞命运的重要因素。

VitroGel 可通过浓度和交联条件调节水凝胶弹性模量，从而构建不同力学微环境：

• 低刚度环境有利于维持多能干性
• 适度增强刚度有助于MSCs稳定扩增

这种“可调控性”让研究人员能够针对不同细胞类型进行优化。

3. 提升扩增一致性与稳定性

2D培养中，局部细胞密度、铺展程度和营养差异容易导致群体异质性增加。

VitroGel 的3D网络可为细胞提供：

• 更均一的空间环境
• 更稳定的机械信号
• 更一致的营养扩散

hPSC球体关键多能性干细胞标志物的免疫荧光图像

VitroGel STEM 可在扩增培养过程中维持干细胞系的未分化状态。在VitroGel STEM 水凝胶中培养7天后，hPSC聚集体仍保持多能性，其表现为关键多能性干细胞标志物SSEA4、OCT4、SOX2和TRA-1-60 的持续表达。

研究表明，在VitroGel中培养的MSCs与iPSCs：

• 干性标志物表达更加稳定
• 群体一致性更高
• 衰老相关标记物***降低

有助于长期规模化扩增。

4. 适配自动化与规模化生产

VitroGel 成胶过程温和、操作简洁，可兼容：

• 多孔板体系
• 自动化液体工作站
• 高通量筛选平台
• 生物反应器培养

同时，3D结构还能在一定程度上缓冲剪切力，为大规模培养提供更稳定的细胞保护环境。

结语

VitroGel 通过构建可调控、化学定义明确的3D微环境，为干细胞培养提供了更接近体内状态的解决方案。

其在：

• 干性维持
• 力学微环境调控
• 长期稳定扩增
• 类***培养
• 再生医学
• 自动化规模生产

等方向均展现出重要应用潜力。

未来，随着功能化修饰和动态可降解设计的发展，合成水凝胶平台有望进一步模拟真实干细胞微环境，为细胞***与再生医学提供更高质量的体外培养模型。

参考文献：

[1] Powell K. Adding depth to cell culture. Science, 356(6333), 96–98.

[2] TheWell Bioscience, North Brunswick, NJ 08902, New hPSCs Expansion Method -Direct from

Liquid Nitrogen to 3D Culture Using a Xeno-free Hydrogel - VitroGel® STEM,