細胞培養基
基本介紹
動物細胞培養必需的溶液
平衡鹽水（BSS）：Hanks 液和Earle液是常用的BSS基礎溶液。PH調整液：
3.7%、5.6%、7.4%的NaHCO3溶液、HEPES溶液（二羥乙基哌嗪乙烷磺酸）
抗生素溶液：
1)青、鏈黴素，每毫升培養液含100U青黴素和100ug鏈黴素。
2)卡那黴素：終濃度為50ug/ml培養液。
3）制黴菌素：濃度25U/ml，小瓶分裝，每瓶一次用完。
常用的動物血清主要有牛血清和馬血清。牛血清分為胎牛血清和犢牛血清，前者來源少，價格高；後者要求剛產下尚未哺乳的小牛，因為哺乳後的小牛血清中可能含有更複雜的成分。血清中已知的成分主要有蛋白質、氨基酸、葡萄糖、激素等。蛋白質主要是白蛋白和球蛋白。
氨基酸是細胞合成蛋白質的基本成分，氨基酸中有12種是細胞本身不合成的，必須由培養液提供。激素有胰島素、生長激素和多種生長因子如表皮生長因子、成纖維細胞生長因子、增殖刺激因子(MSA)、類胰島素生長因子(IGFl、IGF2)等。 水解乳蛋白、膠原是另外兩種較好的天然培養基成分。水解乳蛋白是乳白蛋白的水解產物，呈蛋黃色粉末狀，富含氨基酸。一般配製成0．5%溶液，微酸性。膠原是從動物真皮中提取的，具改善細胞表面特性促使其附着生長的作用。
合成培養基
1951年厄爾開發了供動物細胞體外生長的人工合成培養基(MEM)。合成培養基的種類相當多。合成培養基成分已知，便於對實驗條件的控制。但與天然培養基相比，有些天然的未知成分尚無法用已知的化學成分所替代，因此，細胞培養中使用的基礎合成培養基還必須加入一定量的天然培養基成分，以克服合成培養基的不足。最普遍的作法是加入小牛血清。
動物血清成分複雜，各種生物大小分子混合在一起，有些成分至今尚未搞清楚。血清對細胞生長很有效，但後期對培養產物的分離、提純以及檢測造會成一定困難。另外高質量的動物血清來源有限，成本高，限制了它的大量使用。
組成及作用
氨基酸
組成蛋白質的基本單位。不同種類的細胞對氨基酸的要求各異，但有幾種氨基酸細胞自身不能合成，必須依靠培養液提供，這幾種氨基酸稱為必需氨基酸。其中穀氨酰胺是細胞合成核酸和蛋白質必需的氨基酸，在缺少穀氨酰胺時，細胞生長不良而死亡。
必需氨基酸包括L-穀氨酰胺、L-組氨酸、L-異亮氨酸、L-亮氨酸、L-賴氨酸、L-蛋氨酸、L-苯丙氨酸、L-蘇氨酸、L-色氨酸、L-纈氨酸等。
維生素
維持細胞生長的生物活性物質，在細胞代謝中起調節及控制作用。在細胞培養中，儘管血清是維生素重要來源，但是許多培養基中添加了各種維生素以適合更多的細胞系生長。
脂溶性維生素如：A、D、E、K。
水溶性維生素如：B1、B2、B6、B12、泛酸、葉酸、生物素、C、煙酰胺等。
許多維生素參與構成各種酶的活性基團的成分，沒有它們，酶便沒有活性，代謝活動將無法進行。
VA是細胞合成糖蛋白時寡糖基的載體，對上皮細胞有重要的維護作用。VD參與調節鈣的吸收。VE是抗氧劑，可防止組成生物膜的磷脂中不飽和脂肪酸被氧化。VK缺乏會引起低凝血酶原及凝血時間延長。
葉酸是合成四氫葉酸的重要原料，四氫葉酸在核酸的生物合成和蛋白質的生物合成過程中起重要作用。
生物素是一些特異羧化酶的組成部分，參與糖代謝和脂肪酸的合成過程。
碳水化合物
碳水化合物是細胞生長主要能量來源，其中有的是合成蛋白質和核酸的成分。主要有葡萄糖、核糖、脫氧核糖、丙酮酸鈉和醋酸等。
無機離子
鈉、鉀、鎂、鈣、磷等基本的無機離子，這些都是細胞組成所必須並參與細胞的代謝。
培養液中無機鹽的主要功能是幫助細胞維持滲透壓平衡。此外，通過提供鈉，鉀和鈣離子，幫助細胞調節細胞膜功能。培養液的滲透壓是一個非常重要的因素, 細胞通常可耐受260mOsm/kg −320 mOsm/kg。標準培養液的滲透壓在此範圍內波動。特別注意：向培養液中加入其它物質有可能會明顯改變培養液的滲透壓，特別是溶於強酸或強鹼中的物質。
Na+是細胞外液中最主要的陽離子，對維持滲透壓的恆定有決定性的作用。K+主要分布在細胞內液，細胞內K +的對於激活某些酶是必需的，它在調節細胞內環境的酸鹼平衡也有極重要意義。Ca2+ 在細胞外液中的作用是將組織內部細胞之間相互粘着，在細胞內參與許多重要的細胞生理活動，如傳導、參與肌肉細胞收縮等。Mg2+ 是構成細胞間質的重要成分，對於細胞間相互穩定結合有很重要的意義。磷的化合物對細胞物質代謝和生理功能調控的功用是十分廣泛而不可缺少。
發展趨勢
無血清培養基
用來在無血清條件下促使特殊類型的細胞生長或進行專門應用的培養基。需要添加生長因子和/或細胞因子，含有個別蛋白或大量蛋白組分。其主要優點：
(1)增加確定性;
(2)性能更一致;
(3)容易進行純化和下游加工;
(4)提高製品安全性和/或產量。
無蛋白培養基
培養基中沒有添加蛋白，但仍然可能包含一些動物或植物來源的成分(如低分子量肽的各種水解物)。
化學限定培養基
培養基中不包含有蛋白、水解產物或未知結構的組分，所有的成分均有已知的化學結構。
培養基的品質鑑定
外觀
顏色、粉末細度須均勻。
溶解性
培養基完全溶解，可以避免培養基內營養成分的流失。
pH值
哺乳類動物細胞生長需要合適的酸鹼度，同時pH值的測定也可以檢查培養基的批間差異。
水分
培養基的營養成份很豐富，利於微生物的滋長，因此水分的含量控制可以延長有效期。
冰點滲透壓
細胞必須生活在合適的滲透壓環境中;同時滲透壓值的測定也可以檢查培養基的批間差異。
菌落總數
粉末培養基不是無菌製劑，培養基本身的營養成分很豐富，容易滋生微生物，因此菌落的控制可以延長有效期
細胞生長試驗
可檢查細胞培養基是否有促生長的能力，以及是否有不利細胞生長的毒素。
細菌內毒素
為滿足生物製品細菌內毒素的控制要求，作為生物製品生產原料的培養基同樣需要細菌內毒素控制。
穩定性
確定產品的儲存、運輸條件，產品的保質期限。
一致性
驗證產品的均一性。