优化细胞培养：从选择合适的培养基开始

  在生物学研究中，细胞培养是一项至关重要的基础实验技术。细胞培养看似简单，但其中蕴含着许多复杂的因素，需要操作者具备丰富的经验和专业知识。细胞培养过程中，状态不佳的情况时有发生，这会对后续实验，如转染和药物筛选，造成严重影响。影响细胞培养的因素众多，包括培养基的选择、无菌操作、环境控制等。其中，选择合适的培养基是细胞培养成功的关键之一。接下来，上海通蔚将详细探讨各种培养基的特点及其适用范围，帮助研究者选择最佳的培养基配方。

  培养基种类及特点

  基础培养基

  基础培养基是最基本的培养基，通常由无机盐(例如氯化钠、氯化钾等)，氨基酸，维生素，葡萄糖等碳水化合物，以及微量元素等组成。为了满足不同细胞的生长需求，通常需要在基础培养基中添加其他化学物质，例如:

  抗生素：用于抑制细菌和真菌的生长。

  血清：提供细胞生长所需的多种生长因子和激素。

  葡萄糖：作为细胞的主要能量来源。

  其他添加剂：例如，酚红作为pH指示剂，L-谷氨酰胺作为额外的氨基酸来源等。

  目前，在细胞培养中，使用最广泛的基础培养基是MEM，其中含有13种必需氨基酸、8种维生素。

图1 细胞培养基

  经典培养基

  经典培养基在基础培养基的基础上，添加了更多种类的氨基酸、维生素、微量元素和生长因子等，以满足更多种类细胞的生长需求。目前，市场上经典的培养基有DMEM、RPMI1640、MEM、DMEM/F12，也是应用比较广泛的培养基。此外，M199培养基常用于培养一些对营养要求较高的细胞，IMDM培养基则适用于悬浮细胞的培养，而L15培养基可以在无CO2环境下进行细胞培养。接下来为大家详细介绍一下这些经典培养基以及适用细胞的类型

  RPMI-1640培养基

  RPMI-1640是由Moor等研究成功的，最初为培养小鼠白血病细胞的需要而制备，后经几次改良从RPMI1630、1634，而至RPMI1640。RPMI1640是应用最广泛的培养基之一，主要用于悬浮细胞培养，广泛应用于哺乳动物、特殊造血细胞、正常或恶性增生的白细胞，杂交瘤细胞的培养。其它像K-562、HL-60、Jurkat、Daudi、IM-9等成淋巴细胞、T细胞淋巴瘤细胞以及HCT-15上皮细胞等均可参考使用。

  MEM培养基

  MEM培养基也称最低必需培养基，它仅含有谷氨酰胺等13种氨基酸和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。MEM-Alpha一般用于培养一些难培养细胞类型，而其它没有特殊之处的细胞株则几乎均可采用MEM来培养。

  DMEM高糖培养基

  DMEM高糖培养基是一种应用十分广泛的培养基，可用于许多哺乳动物细胞培养,更适合高密度悬浮细胞培养。适用于附着性较差，但又不希望它脱离原来生长点的克隆培养，也可用于杂交瘤中骨髓瘤细胞和DNA转染的转化细胞的培养。

  DMEM-低糖（标准型）

  DMEM-低糖（标准型）是一种应用十分广泛的培养基，可用于许多哺乳动物细胞培养。低糖适于依赖性贴壁细胞培养，特别适用于生长速度快、附着性较差的肿瘤细胞培养。

  DMEM/F12

  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。DMEM/F12单纯配置易偏酸，在配制时需要加入NaHCO3调节PH值。

  M-199

  1950年，Morgan成功研制出具有确定化学成分的细胞培养液，即M-199，主要用于鸡胚成纤维细胞培养。此培养液必须辅以血清才能支持长期培养。M-199可用于培养多种种属来源的细胞，并能培养转染的细胞。

  Ham’sF-12

  Ham’sF-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。

  确定培养基种类后，还会遇到培养基有不同分型的情况。那么对于经典培养基中不同成分的作用及选择原则又是什么呢？请往下看～

  1.葡萄糖(Glucose)

  作用：细胞生长所需的主要能量来源。

  如何选择不同葡萄糖含量的培养基？

  最初的DMEM中，葡萄糖浓度为1g/L，现在称其为低糖型DMEM，适合培养多数哺乳动物细胞。

  高糖型DMEM中的葡萄糖浓度为4.5g/L，适合生长速度快，附着性较差的肿瘤细胞。

  使用无糖培养基的主要目的是，通过控制细胞的能量来源，研究细胞的代谢过程或葡萄糖利用效率。

  不同细胞类型对葡萄糖的需求差异很大，某些细胞类型对葡萄糖的需求较高，而另一些细胞类型则更倾向于利用其他能量来源。低糖培养基也常用于研究细胞代谢和信号通路。

  2.HEPES

  作用：pH缓冲剂。

  是一种氢离子缓冲剂，其作用不依赖于CO2。

  在pH7.2-7.4范围内对细胞无毒性作用，能较长时间控制恒定的pH范围，保证细胞良好生长。

  部分细胞对酸碱度的变化非常敏感，建议使用HEPES。

  根据需要，非必需。

  HEPES常用于开放式细胞培养系统，例如细胞观察和显微操作。

  3.L-谷氨酰胺(L-glutamine)

  作用：L-谷氨酰胺是一种氨基酸，细胞的重要能量来源，参与蛋白质的合成，也为合成核酸提供碳源。

  存在的不足：

  L-谷氨酰胺不稳定，在中性的水溶液中会自发降解，温度、pH值和光照等因素会加速其降解。

  降解产物氨对细胞有毒性。

  对氨敏感的细胞（如干细胞和原代细胞等）或培养环境（高密度反应器，无补料的长期培养）不推荐含L-谷氨酰胺的培养基。

  可以使用L-谷氨酰胺稳定剂，例如GlutaMAX™，以提高培养基的稳定性。

  4.酚红(Phenolred)

  作用：pH值的指示剂（中性时为红色，酸性时为黄色，碱性时为紫色）。

  何时选择不含酚红的培养基

  培养干细胞或细胞克隆时倾向于不加酚红。

  酚红可以模拟固醇类激素的作用（特别是雌激素），影响某些细胞的生长和功能。

  酚红的颜色会干扰流式检测，不建议使用含酚红的培养基制备细胞样品（通常用PBS）。

  可以使用其他pH指示剂替代酚红，例如甲基紫、溴百里酚蓝等。

  5.碳酸氢钠(Sodiumbicarbonate)

  作用：pH缓冲剂。

  pH6.8~7.8为细胞生长的最佳pH条件。

  多数培养基利用碳酸氢钠进行缓冲。

  碳酸氢钠的缓冲需要CO2，CO2的溶解度会影响培养基的pH值。

  高碳酸氢钠(1.510%CO2培养。

  低碳酸氢钠(0.35g/L)不需要CO2培养。

  干粉培养基在配制时需要单独添加。

  需要注意培养箱中CO2浓度控制，以维持培养基pH值的稳定。

  6.丙酮酸钠(Sodiumpyruvate)

  作用：能量来源。

  丙酮酸钠可以作为细胞培养中的替代碳源。

  葡萄糖不足的时候，细胞可以代谢丙酮酸钠，进入三羧酸循环，为细胞提供能量。

  保证细胞更好地生长，尤其在低氧条件下培养细胞时。

  根据需要，非必需组分。

  细胞培养基的选择

  选择培养基没有固定的标准，有4点建议可供您参考：

  （1）建立某种细胞株所用的培养基应该是培养这种细胞首选的培养基。可以查阅参考文献，或在购买细胞株时咨询。

  （2）其它实验室惯用的培养基不妨一试，许多培养基可以适合多种细胞。

  （3）根据细胞株的特点、实验的需要来选择培养基。如小鼠细胞株多选RPMI1640。

  （4）用多种培养基培养目的细胞，观察其生长状态，可以用生长曲线、集落形成率等指标判断，根据实验结果选择最佳培养基，这是最客观的方法，但比较繁琐。

  如何选择合适的细胞培养基介绍到这里，希望上述内容能够帮助您细胞选择合适的培养基。细胞培养的成功离不开优质的培养基。上海通蔚为您提供多种经典培养基和特殊用途培养基，包括DMEM、RPMI1640、MEM、DMEM/F12等，以及各种无血清培养基和定制化培养基方案。我们还提供专业的细胞培养技术支持和优质的售后服务，助力您的科研工作顺利进行！