二维（2D）细胞培养模型对于促进发育生物学、组织形态学、疾病机制、药物研发、大规模蛋白生产、组织工程和再生医学领域的发展发挥了重要作用。然而，2D 培养系统也有缺陷，特别是其无法模拟体内的结构组织和连接，会使得细胞形态、存活力、增殖、分化、基因和蛋白表达、对刺激的反应、药物代谢及普通细胞功能性受到限制或减弱。

为了解决这些问题，近 20 年多年来科学家们开发了许多 3D 细胞培养模型来满足不同的应用。越来越多的证据表明，3D 细胞培养可以建立起生理上的细胞-细胞与细胞-细胞外基质相互作用，从而可以模拟天然组织的特异性，其生理相关性显著强于传统的 2D 细胞培养。这在干细胞培养和分化、癌症研究、药物和毒性筛选及组织工程等特定应用中显得尤为重要。 

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