细胞培养基及添加剂的一些知识-香草杏仁

培养基的基本成分

血清

血清是白蛋白、生长因子和生长抑制剂的复杂混合物，可能是细胞培养基中最重要的成分之一。最常用的血清是胎牛血清（FBS）。其他可用的血清类型包括新生小牛血清和马血清。血清的质量、类型和浓度均会影响细胞的生长，因此必须根据支持细胞生长的能力来筛选血清批次。此外，还有其他一些测试来选择血清批次，包括克隆效率、接种效率和细胞特性的保留。

血清还能够增加培养物的缓冲能力，这对于生长缓慢的细胞或接种密度低的情况（例如细胞克隆实验）会很重要。它还有助于防止在搅拌培养物或使用细胞刮刀时可能发生的机械损伤。

血清的另一个优点是适用于范围广泛的细胞类型，尽管在生长因子方面不同培养物的要求不同。此外，血清能够结合并中和毒素。然而，血清的批次之间存在差异，这使得生产方案的标准化变得困难。

使用血清还存在污染风险。

无机盐

培养基中含有无机盐是为了提供几种功能。盐主要是用钠、钾和钙离子建立和保持细胞的渗透平衡和调节膜电位。所有这些都是细胞基质中为了细胞附着所必需的，而且也是必要的酶辅助因子。

缓冲系统

大多数细胞需要7.2-7.4的pH条件，而且，通过缓冲系统密切控制pH对于优化培养条件十分必要。这个优化条件有几个较大的例外，成纤维细胞喜欢较高的pH（7.4-7.7），而连续转化的细胞系则需要更加酸性的条件。

在培养新的培养物时，接种细胞后应立即调节pH值，这点非常重要，而且一般用两种缓冲系统中的一种实现：（i）“天然”缓冲系统，其中气态CO2与培养基的CO3 2- / HCO3 -平衡；（ii）使用HEPES两性离子进行化学缓冲。

使用天然碳酸氢盐 / CO2缓冲系统的培养物，需要保存在CO2培养箱中，其中的空气应含有5-10％的CO2。碳酸氢盐 / CO2成本低，无毒，并且还为细胞提供其他化学营养。

HEPES在7.2-7.4的pH范围内具有优异的缓冲能力，但是相对昂贵，并且在较高浓度（高于~100 nM）下对某些细胞类型有毒。HEPES缓冲的培养物不需要受控的空气环境。

大多数商业培养基含有酚红作为pH指示剂，因此培养基的pH状态始终有颜色指示。通常，当颜色变为黄色（酸性）或紫色（碱性）时，应更换/补充培养基。

碳水化合物

这种能量的主要来源通常是糖类形式的碳水化合物。所使用的主要糖类是葡萄糖和半乳糖，但有些培养基则含有麦芽糖或果糖。糖的浓度从基础培养基中的1 g/L至一些更复杂培养基中的4.5 g/L不等。含有较高浓度糖的培养基能够支持更广泛细胞类型的生长。有些培养基的配方中含有丙酮酸盐，作为替代能量源。

氨基酸

氨基酸是蛋白质的基本组成。必须在培养基中添加“必需”氨基酸，因为细胞本身无法合成这些氨基酸。培养基中氨基酸的浓度将决定可以达到的最大细胞密度 — 一旦耗尽，细胞将不再能增殖。

谷氨酰胺是一种必需氨基酸，对细胞培养极为重要。在液体培养基或原液中，谷氨酰胺会迅速降解。要想达到最佳细胞性能，一般在使用之前才给培养基补充谷氨酰胺。有些培养基配方包含更稳定的L-丙氨酰谷氨酰胺，且不需要补充。

向培养基添加非必需氨基酸补剂可刺激细胞生长，延长培养基中细胞的活力。

维生素

血清是细胞培养中维生素的重要来源。许多培养基还添加特定的维生素，是为了一贯地更适合更广泛的细胞系。维生素是许多辅因子的前体。许多维生素，尤其是B族维生素，对于细胞生长和增殖是必需的，对于某些细胞系，B12的存在是必需的。有些培养基还提高了维生素A和E的含量。常用于培养基的维生素包括核黄素、硫胺素和生物素。

蛋白质和肽

在无血清培养基中，适当的蛋白质和肽极为重要。最常用的蛋白质和肽包括白蛋白、转铁蛋白、纤连蛋白和胎球蛋白，用来替代血清培养基中通常存在的蛋白质和肽。

脂肪酸和脂质

像蛋白质和肽一样，脂质和脂肪酸在无血清培养基中是重要添加剂，因为它们通常存在于血清中。例如胆固醇和类固醇，它们是该类别中对特定细胞必不可少的大分子的实例。

微量元素

培养细胞的必需微量元素包括锌、铜、硒和三羧酸中间体等。硒是一种解毒剂，帮助清除氧自由基。

抗生素

在细胞培养中的使用抗生素最大限度地降低由于污染导致的宝贵细胞、试剂、时间和努力的损失。经验丰富的研究人员建议在培养细胞时使用足够浓度的经过细胞培养测试的抗生素。青霉链霉素是青霉素和链霉素的混合物，广泛用于哺乳动物细胞培养基中，用以防止细菌污染。某些抗生素，例如嘌呤霉素、新霉素*和 潮霉素，也用作选择剂，用于选择和建立用于研究目的转染 / 转基因的细胞。

常用培养基

RPMI-1640 Medium

RPMI是Roswell Park Memorial Institute的缩写，代指洛斯维.帕克纪念研究所。

Minimum Essential Medium(MEM)

也称最低必需培养基，它仅含有12种必需氨基酸、谷氨酰胺和8种维生素。成分简单，可广泛适应各种已建成细胞系和不同地方的哺乳动物细胞类型的培养。

Dulbecco‘s Modified Eagle Medium(DMEM)

氨基酸含量为依格尔培养基的2倍，且含有非必需氨基酸，如甘氨酸等；
维生素含量为依格尔培养基的4倍；
含有糖酵解途径中的重要物质——丙酮酸；
含有微量的铁离子。

Ham’s F-12培养基

可以在加入很少血清的情况下应用，特别适合单细胞培养和克隆化培养，是无血清培养中常用的基础培养液

DMEM/F12 （1:1）

DMEM/F12培养基适于克隆密度的培养。F12培养基成分复杂，含有多种微量元素，和DMEM以1:1结合，称为DMEM/F12培养基(DME/F12medium)，作为开发无血清配方的基础，以利用F12含有较丰富的成分和DMEM含有较高浓度的营养成分为优点。该培养基适用于血清含量较低条件下哺乳动物细胞培养。为了增强该培养基的缓冲能力，改良之一是在DMEM/F12(1:1)中加入15mMHEPES缓冲液。