在细胞和组织培养领域，从上世纪70年代起二维（2D）培养科学家已经看到其局限性，并且更多地关注三维（3D）培养的优点，三维组织培养支架，目前越来越多的研究从细胞培养的平面环境中转变到三维培养。当前，虽然对基于细胞的效应研究和毒性测试中，支架，制药工业如今最常用的依旧是2D方式，3D培养技术已在学术研究中被广泛应用。细胞增殖，分化和代谢等生理活动都严重受到微环境的影响。当前细胞生物学研究大多还是在二维平面培养进行，这种平面培养、生长方式与机体内立体环境差别很大，导致细胞形态、分化、细胞与基质间的相互作用以及细胞与细胞间的相互作用与体内生理条件下细胞的行为存在明显差异。
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