背景:肝细胞体外培养时快速失去功能限制了肝细胞疗法的发展。目的:以胶原水凝胶为支架建立能够长时间有效维持肝细胞功能的肝细胞三维培养系统。方法:将SD大鼠肝细胞与预混肝细胞生长因子及DMEM的液态Ⅰ型胶原混合,形成肝细胞/胶原凝胶复合物,将该复合物接种至培养板,待形成胶冻状凝胶后再加培养液进行培养。通过光学显微镜、苏木精-伊红染色及透射电子显微镜对肝细胞的形态学特征及超微结构进行观察;并通过糖原染色、免疫荧光染色、实时定量PCR进一步对肝细胞特异表型及功能进行检测。收集培养上清,检测细胞白蛋白及尿素合成能力。结果与结论:①肝细胞/胶原水凝胶复合物形成后,可见肝细胞呈圆形分布于水凝胶中,培养14d后仍保持肝细胞形态并呈类似肝脏结构的肝索样聚集排列,超微结构观察显示肝细胞之间形成紧密连接。②培养14d后,糖原染色、白蛋白及肝细胞核因子4α免疫荧光染色呈阳性,证实肝细胞具有糖原及白蛋白合成能力并仍具有分化潜能。③三维培养中,肝细胞的白蛋白及尿素合成能力及分泌水平明显高于二维培养,且至少能够在较高水平维持15d。④培养7d后,Albumin、HNF-4α、Claudin-3、CYP1A1、CYP3A1以及G6P等肝细胞特异性基因的表达水平明显高于二维培养。以上结果证实,以胶原水凝胶为支架构建的三维培养系统使肝细胞在结构上更类似肝脏组织,并能在更长时间内有效的维持肝细胞合成代谢等各方面功能。