药物研发
1.模拟体内微环境，提高药物评估准确性：
传统二维静态培养与体内“动态 + 立体”模式差别大，会导致细胞形态学、细胞分化、细胞间相互作用与体内动态环境产生明显差异，影响药物研发的准确性。而细胞体外动态培养系统能提供与体内细胞相似的生理环境，例如旋转动态 3D 细胞培养系统通过模拟体内微重力环境与动态流体剪切力，实现了对细胞微环境的精准重构。
动态培养模式提高了细胞代谢谷氨酰胺的速率，其吸收的谷氨酰胺更多地用于支持细胞自身的快速生长，有助于更准确地评估药物在细胞层面的作用。
2.助力新药开发，减少动物实验：
奥地利维也纳大学、维也纳医科大学和维也纳工业大学联合 DOC 医疗公司开发的 3D 细胞培养生物分析测试系统，使用丝基质上的人体细胞在真实条件下测试活性成分，更快、更精确且无需动物测试。该方法将色谱原理与动态 3D 细胞培养相结合，能精确评估待测放射性标志物的结合特性、其靶标准确性和可能的副作用，符合 3R 原则（减少、优化、替换），可显著减少动物试验，加速放射性药物的开发，并最大限度地减少人员的辐射暴露。
3.优化药物筛选和毒性测试：
利用人工培养的肿瘤细胞系进行药物筛选和毒性测试时，三维细胞培养技术可以在体外模拟肿瘤微环境，更准确地评估药物在肿瘤组织中的渗透性和释放速率。例如，建立长时间运作的三维肝细胞培养体系，可用于检测药物产生的毒性。
细胞动力学
1.促进细胞生长和增殖：
动态培养模式提高了细胞中谷氨酰胺转运子的表达水平，提示细胞的谷氨酰胺转运能力获得了提高。同时，动态培养可能加快了细胞胞内的谷氨酰胺分解代谢速率，加强循环的补给，提高了 TCA 循环运转以及 ATP 的生成效率，以达到促进细胞快速生长的效果。
旋转动态 3D 培养系统通过模拟体内微重力环境与动态流体剪切力，实现了对细胞微环境的精准重构，其动态旋转产生持续的培养基流动，形成“营养对流”效应，有效消除浓度梯度，代谢废物清除效率提升 40%，显著延长培养周期，促进细胞生长和增殖。
2.影响细胞代谢特性：
经动力学参数计算发现，动态培养 CIK 细胞的谷氨酰胺比消耗速率及其代谢副产物氨的比生成速率以及总细胞、CD3 + 细胞和 CD3*CD56 + 细胞对谷氨酰胺的得率均显著提高，提示动态培养模式提高了细胞代谢谷氨酰胺的速率。
进一步分析与谷氨酰胺代谢相关的 GLS 和 GDH 的酶活变化发现，动态培养细胞胞内 GLS 和 GDH 的酶活比静态培养细胞高，表明动态培养可能加快了细胞胞内的谷氨酰胺分解代谢速率。
3.调控细胞分化和功能表达：
动态环境通过优化细胞间信号传导，加速类器官功能成熟。例如，肠道类器官形成完整隐窝结构，表达成熟肠上皮标志物（LGR5 + 干细胞比例提升 50%）；脑类器官神经元网络复杂度提升 2.3 倍，电生理活性接近发育中大脑；肿瘤类器官异质性增加，更准确反映原发肿瘤分子特征。
动态环境促进 iPSC 向成熟肝细胞分化，药物代谢酶活性提升 80%，有助于深入研究细胞分化和功能表达的调控机制。
