在进行3D细胞培养时，环境条件的优化和控制对于细胞生长、功能表达以及研究结果的可靠性具有至关重要的影响。专家们普遍认为，3D细胞培养环境的要求涉及多个方面，包括培养基质、生长因子、气体组成、温度和湿度等因素，这些因素直接影响到细胞的生理状态、互作和反应。

首先，培养基质是3D细胞培养环境中的基础组成部分。与传统的2D细胞培养相比，3D细胞培养需要使用能够支持细胞三维生长的特定基质。例如，天然基质如胶原蛋白、明胶和海藻酸盐等，或人工合成的聚合物如聚乳酸（PLA）、聚乙二醇（PEG）等，这些基质能够提供适合细胞黏附和生长的微环境，同时也能模拟体内组织的结构和生理特性。

其次，生长因子和细胞因子在3D细胞培养中的添加是非常重要的。这些因子能够调节细胞的增殖、分化和代谢活动，促进细胞在三维环境中形成复杂的结构和功能。例如，基础培养基中的生长因子如表皮生长因子（EGF）、成纤维生长因子（FGF）等，能够促进上皮细胞的增殖和生长；而神经营养因子（NGF）、血管生成因子（VEGF）等则能够促进神经细胞和血管内皮细胞的生长和血管生成。

第三，气体组成对于3D细胞培养中细胞的生长和代谢活动具有重要影响。氧气和二氧化碳的浓度控制是关键因素之一。一般情况下，细胞在体内的氧气浓度约为5%，而在培养室中通常会控制在20%-21%。在3D细胞培养中，如果细胞聚集密度较高，容易形成氧气和养分的梯度，因此可能需要额外考虑氧气的浓度和流动性。此外，二氧化碳的浓度也需要控制在适当的水平，以维持培养液的pH稳定性和细胞的正常代谢。

温度和湿度的控制也是3D细胞培养环境中至关重要的因素。通常情况下，细胞培养室的温度会控制在37摄氏度，这是大多数哺乳动物细胞生长和繁殖的最适温度。此外，湿度的维持也非常关键，过高或过低的湿度都可能对细胞的生长和健康产生不利影响。

最后，细胞培养环境的消毒和无菌技术也是确保3D细胞培养成功的重要步骤之一。细胞在三维环境中更容易受到外界微生物的影响，因此培养皿、培养基、培养室等的消毒和无菌操作必须严格执行，以确保细胞的纯度和培养的稳定性。

总体而言，3D细胞培养对环境的要求涉及多个方面，包括合适的基质、适当的生长因子、精确控制的气体组成、恒定的温度和湿度、以及良好的消毒和无菌技术。这些环境因素的优化和控制不仅能够提高细胞培养的成功率和稳定性，还能够为研究人员提供可靠的实验平台，从而深入研究细胞的生理特性、疾病模型及其治疗策略。