3D（三維）培養細胞是目前非常火的細胞培養方式，可以彌補很多傳統2D細胞培養的局限。康寧生命科學旗下的Matrigel等細胞基質、Transwell細胞小室和全新超低附件表面的3D球型微孔板是適用於3D細胞培養的有效工具。多年來，無數用戶使用這些產品取得卓越研究成就。
我們將首先探討3D細胞培養和2D細胞培養的區別。
自1907年，美國生物學家及解剖學家Ross Harrison第一次成功進行了2D（二維）動物細胞培養，2D細胞培養模型在發育生物學、組織形態學、疾病機制、藥物研發、大規模蛋白生產、組織工程和再生醫學領域的發展發揮了重要作用。由於2D培養系統本身的局限性，近20年多年來科學家們開發了許多3D細胞培養模型來滿足這些應用。
在2D培養中，只有與培養表面接觸的一側發生細胞吸附。許多細胞從組織中分離出來並置於平面細胞培養表面時，會逐步變得更加扁平，分裂異常，並喪失其分化表型。而在3D培養中，整個細胞表面都可以發生細胞吸附。細胞吸附和伸展的程度影響其增殖、凋亡和分化功能。3D培養可以建立起生理上的細胞-細胞與細胞-細胞外基質相互作用，模擬天然組織的特異性。
3D模型的另一個重要的生理特性是適宜的細胞極性。體內的極性取決於細胞類型和組織微環境。上皮細胞通常都是有極性的，有頂面和基底外側表面，這對組織的結構和生物活性分子的定向分泌很重要。像Transwell細胞小室這樣的可通透支持物，是重建具有活體組織類似的細胞形態、細胞-細胞相互作用、極性和分泌功能的上皮細胞3D模型時特別有用的工具。
2D細胞培養的局限性對臨床前基於細胞的藥物和毒性篩選試驗的可預測性已經造成影響。因為2D培養系統常常無法構建有效的腫瘤生物學模型。使用2D模型進行臨床前藥物研發時，嚴重依賴動物模型來進行生物利用率和毒物學的研究。
細胞在2D還是3D條件下培養，在基因表達和mRNA剪切應用方面有著顯著的區別。比如說，黑色素瘤細胞培養在扁平底物上時展現出獨特的基因表達模式，跟3D培養環境下黑色素瘤細胞球體不一樣。3D球體中上調的基因被發現也在體內的腫瘤中發生了上調。有研究表明，細胞培養底物的特徵還會影響到整合素mRNA的表達和蛋白的生物合成。
原代細胞和幹細胞的分化環境都是3D的環境，經發現其生化和局部解剖結構對分化過程有巨大的影響。比如說，單層培養的原代肝細胞在幾天內去分化並死亡。去分化肝細胞首先喪失的就是藥物代謝酶的生物合成能力。2D表面的肝細胞功能虧損可以通過將原代肝細胞嵌入3D基質（如I型膠原； Corning Matrigel基質；合成肽支架；或維持在灌注流條件下）中來克服。