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3D球体能够高度模拟三维细胞—细胞及细胞—细胞外基质相互作用，相较于传统的2D单层培养具有更优越的预测能力，因此在药物测试、癌症生物学和再生医学中被视为具有前瞻性的研究平台。然而，均一尺寸球体的高通量制备仍然是一项技术挑战。一方面，采用传统的超低吸附（ULA）多孔板进行此类制备劳动强度大且操作复杂；另一方面，使用微加工设施则需要洁净室、光刻和微流控装置等尖端基础设施，而这些条件在资源受限的实验室中往往难以获得。 在本研究中，我们通过开发一种低成本、自制型（DIY）、基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）和琼脂糖的球体生成装置解决了上述问题。该装置能够在用户极少干预的情况下生成并维持数百个球体。我们展示了两种基于尺寸差异的装置变体，分别命名为S1和S2，可分别适配6孔板和12孔板，并能够分别生成600个和1200个尺寸均一的球体。我们利用多种细胞系（包括原代细胞系和癌细胞系）对该装置进行了验证。我们进一步通过测定抗癌药物替莫唑胺对U87-MG的半数抑制浓度（IC50），展示了该装置在药物测试中的应用能力。所得数值与采用传统ULA板生成球体所获得的结果具有可比性。 额外连接灌流系统后，该装置适用于在几乎无需用户频繁干预的情况下进行长期球体培养。此外，该装置还可用于以可控方式制备直径逐渐变化的球体，形成类似尺寸梯度的结构。这一特性有助于检测药物对不同尺寸球体的作用，并可用于对具有不同细胞密度的球体进行共培养，从而模拟疾病结构。我们对两种胎盘滋养层细胞，即绒毛外滋养层细胞（HTR-8）和合体滋养层细胞（BeWo），在不同密度条件下进行了共培养。总之，本文展示了一种独特的DIY方法，可用于以极低成本实现高通量、均一尺寸球体的制备，并可部署于资源受限的实验室。
3D球形体能够高度模拟三维细胞-细胞以及细胞-细胞外基质相互作用，相较于传统的2D单层培养，具有更优越的预测能力，因此被视为药物测试、癌症生物学和再生医学中极具前景的平台。然而，均一尺寸球形体的高通量制备仍然是一项技术挑战。一方面，使用传统的超低吸附（ULA）多孔板进行此类制备既费时费力又操作复杂；另一方面，采用微加工设施则需要洁净室、光刻和微流控系统等尖端基础设施，而这些条件在资源受限的实验室中往往难以获得。
在本研究中，我们通过开发一种低成本的自制（DIY）聚二甲基硅氧烷（PDMS）与琼脂糖基础的球形体生成装置来解决这些问题。该装置能够以极少的人工干预生产并维持数百个球形体。我们展示了基于尺寸的两种变体，本文分别称为S1和S2装置，它们可分别适配于6孔板和12孔板，并可分别生成600个和1200个尺寸均一的球形体。我们使用包括原代细胞系和癌细胞系在内的多种细胞系对该装置进行了验证。我们进一步通过评估抗癌药物替莫唑胺对U87-MG的IC50值，证明了该装置的药物测试能力。所得数值与采用传统ULA板生成的球形体测得的结果具有可比性。
此外，增加灌流系统后，该装置无需过多人工干预即可适用于球形体的长期培养。进一步地，该装置还可用于以受控方式制备直径逐渐变化的球形体，形成类似尺寸梯度的分布。这一特性有助于考察药物对不同尺寸球形体的作用，并可用于对具有不同细胞密度的球形体进行共培养，从而模拟疾病结构。我们对两种胎盘滋养层细胞，即绒毛外滋养层细胞（HTR-8）和合体滋养层细胞（BeWo），进行了不同密度条件下的共培养。
总之，本文展示了一种独特的DIY方法，可用于以极低成本实现均一尺寸球形体的高通量制备，并可推广至资源受限的实验室。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.31.729042v1?rss=1
🏷️ 3D球状体培养 高通量制备装置 PDMS-琼脂糖平台 药物敏感性检测 肿瘤细胞培养