Kulturen im Kontext der Werkstofftechnik beziehen sich primär auf Zellkulturen, die als biologische Modelle zur Entwicklung, Prüfung und Optimierung von (Bio‑)Werkstoffen eingesetzt werden. Unter Kultur versteht man die kontrollierte In‑vitro‑Vermehrung und -Differenzierung von Zellen unter definierten Zellkulturbedingungen (Nährmedien, pH, Temperatur, Gasatmosphäre, mechanische Stimulation).

Man unterscheidet 2D- und 3D‑Zellkulturen. Konventionelle 2D‑Kulturen auf ebenen Substraten sind experimentell einfach, bilden jedoch die native Gewebeumgebung nur unzureichend ab. 3D‑Zellkulturen, insbesondere auf porösen Gerüsten, Hydrogelen oder in Biotinten, ermöglichen eine realistischere Nachbildung von Matrixsteifigkeit, Porosität und Diffusionswegen. Sie sind daher zentral für die Bewertung zelladaptiver Oberflächen, degradierbarer Implantatwerkstoffe und funktionaler Beschichtungen.

Co‑Kulturen integrieren zwei oder mehr Zelltypen (z.B. Osteoblasten/Endothelzellen), um zelluläre Wechselwirkungen und parakrine Signalwege zu erfassen, die für die Werkstoffantwort im Organismus entscheidend sind. Spezialisierte Systeme wie die 3D neuronale Zellkultur dienen der Untersuchung neurokompatibler Materialien, leitfähiger Gerüste oder Wirkstofffreisetzungssysteme.

Die Wahl des Kulturtyps und der 3D‑Kultivierungsstrategie bestimmt die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf in‑vivo‑Situationen. Für die materialwissenschaftliche Charakterisierung sind reproduzierbare Kulturen mit klar definierten Passagezahlen, standardisierten Protokollen und kontrollierter Kontaminationsprävention (Mykoplasmen, Mikroben) essenziell.