在培養皿中培養細胞，似乎是司空見慣的事。不過，研究人員逐漸意識到，在細胞培養中引入第三個維度，才能與天然的生長環境更貼合。于是，三維細胞培養系統的技術應運而生。
　　三維細胞培養系統的培養工具：
　　毫無疑問，我們身體中的大多數細胞都停留在3D環境中。就細胞與細胞外基質的相互作用、細胞之間的通訊以及可溶因子的轉運而言，3D微環境與2D培養相比更為復雜。近年來，研究人員意識到，細胞微環境的改變可能導致細胞行為和病理出現重大差異。
　　即便是微小的差異，比如細胞是生長在玻璃上還是塑料上，都可能改變它對藥物的反應。
　　如今，三維細胞培養系統有很多種選擇。膠原蛋白是許多組織的主要蛋白質組分，也是3D培養的良好材料。可以選擇膠原蛋白，將pH和溫度調整到生理范圍，讓膠原蛋白自我組裝成水凝膠。不過，膠原水凝膠的缺點是通常非常柔軟，因此在需要穩固的測試系統時，它們往往不是佳選擇。
　　三維細胞培養系統的賣點之一是能夠測試應力對細胞行為的影響。研究人員對調整水凝膠的機械性能非常感興趣，但天然的生物聚合物難以控制這一特征。因此，人們大多選擇合成水凝膠。聚乙二醇（PEG）水凝膠在3D培養中就很受歡迎，目前已被廣泛使用。不過，缺點在于細胞回收。為了解決這個問題，一些PEG試劑盒包含肽段降解序列，可利用基質金屬蛋白酶（MMP）來切割。
　　一些研究人員正嘗試將明膠和光交聯劑結合起來，以改造天然聚合物的生物相容性。通過3D打印等分層策略，他們可利用光的模式來鎖定凝膠結構。據專家介紹，將可調整的機械性能與水凝膠降解相結合，有望通過生長因子或其他分子來修飾環境。可擴展到彈性蛋白。