细胞培养基：综述

作者：张馨予

细胞培养现在已成为应用于生命科学的主要技术之一，它是从动物或植物移取的细胞、组织或器官并将它们在有利于生长的人工环境中培养的统称。细胞最适生长的基本环境要求是：控制的温度，良好的细胞附着基质和适当的培养液和培养箱，能够保持正确的pH值和渗透压。在动物细胞培养中最重要和最关键的一步是选择适当的培养液用于体外培养。生长培养基或培养基是液体或凝胶状态的，设计用于支持微生物、细胞或小的植株生长。培养基是控制最佳的细胞生长最重要和最复杂的因素。细胞培养基通常包括适当的细胞能量来源和调节细胞周期的化合物。一个典型的培养基还需要补充氨基酸，维生素，无机盐，葡萄糖，和血清，以提供生长因子，激素，和附着因子。除了营养外，培养基也有助于保持培养体系中的pH值和渗透压平衡。

细胞培养基的类型

动物细胞的培养可以使用纯天然的培养基或人工/合成的培养基混合一些天然产物。

天然培养基

天然培养基仅由天然生成的生物液体组成。天然培养基非常有用和方便，适用于多种不同的动物细胞培养。但是，由于缺乏对这些天然培养基确切成分的认识，使用天然培养基的主要缺点是可重复性差。

人工培养基

通过人为地加入一些营养物质（有机的和无机的）、维生素、盐、O2和CO2气体、血清蛋白、碳水化合物、辅因子，制备成人工或合成的培养基 [] 。不同的人工培养基被分别设计用于下面的某个用途：

及时生存（平衡的盐溶液，有特定的pH和渗透压）

长时间生存（平衡盐溶液辅以各种配方的有机化合物和/或血清）

不确定生长

特定功能。

培养基种类.

用于细胞培养的各种各样的人工培养基可以进一步分为以下四种类型：

含血清的培养基：胎牛血清是动物细胞培养基最常见的补充成分。它用来作为一种成本相对较低的补充成分，提供动物细胞培养最佳的培养基。这些补充剂能够为不稳定或不溶于水的营养物质提供载体或螯合剂，提供激素和生长因子，蛋白酶抑制剂，并结合并中和有毒部分。

无血清培养基：培养基中含有血清存在有很多缺点，可能会成为免疫学研究中潜在的严重误解的原因 [, ] 。为了克服使用血清的这些缺点，一些无血清培养基中已经开发出来了 [, ] 。这些培养基通常是专门配制的，用以单一类型细胞的培养，包含确定量的纯化的生长因子、脂蛋白和其它蛋白质，而这些物质本来是由血清提供的 [] 。这些培养基也被称为“确定的培养基”，因为这些培养基中的物质是精确可知的。

确定化学成分的培养基：这些培养基包含无污染的超纯无机和有机成分，也可能含有纯蛋白质添加剂，如生长因子 [] 。这些成分通过基因工程细菌或酵母生产，添加维生素、胆固醇、特定氨基酸和脂肪酸 [] 。

无蛋白质培养基：无蛋白质培养基

含有任何蛋白质，仅包含用于细胞培养所必需的非蛋白成分。相比血清培养基，无蛋白培养基促进较好的细胞生长和蛋白表达，并有利于下游的表达产物纯化 [-] 。MEM，RPMI-1640等配方不含蛋白质，需要时可补充蛋白质。不同类型的天然和人工培养基在表一中介绍。

培养基类型例子用途
天然培养基生物液体样品血浆、血清、淋巴液、人胎盘脐带血清、羊水
组织提取物肝，脾，肿瘤，白细胞和骨髓提取物，提取的牛胚胎和鸡胚
Clots 凝血剂或血浆凝块
人工培养基平衡的盐溶液 PBS, DPBS, HBSS, EBSS 构成复合培养基的基质
基础培养基 MEM DMEM 初级和二倍体培养
复合培养基 RPMI-1640, IMDM 支持多种哺乳动物细胞

表一：天然的和人工合成的培养基种类。

培养基的基本组成

培养基中混合有氨基酸、葡萄糖、盐、维生素和其他营养物质，供应商可提供粉末或液体 [, ] 。不同的细胞系对这些组分的要求有所不同，这些差别部分是由于大量的培养基配方 [] 。每一成分拥有一个特定的功能，如下所述：

缓冲系统

pH值调节对维持最佳培养条件是至关重要的，通常可用以下两个缓冲系统中的一个达到这一目的：

天然缓冲系统

天然的缓冲系统中的气态CO2与培养基中的CO3/HCO3含量维持平衡。使用天然缓冲系统进行培养需要在5％至10％CO2环境下进行，通常由CO2培养箱维持。天然的缓冲系统一般成本低、无毒 [] 。

HEPES