科研必读：了解细胞培养基的六大主要成分

  在实验室进行过哺乳动物细胞培养的人都会认识典型的细胞培养基配方：1瓶DMEM、10%血清和其他一些必需成分。将这些成分混合在一起，并提供给细胞，可以促进细胞生长和增殖。细胞培养基是细胞体外生长和繁殖的必要条件，它为细胞提供营养物质、维持适当的pH值和渗透压，并模拟细胞在体内的生长环境。那么，你知道每种成分的作用吗？让我们来深入了解细胞培养基中的常见成分，并解析它们的作用。

  细胞培养基的六大主要成分

  1.碳源

  这是细胞的能量来源。每种生长培养基都需要细胞可以代谢的碳源。这通常是葡萄糖，但也可以是其他糖，例如半乳糖、己糖、果糖或其他碳源（例如丙酮酸或谷氨酰胺）。

  添加的葡萄糖最终浓度通常为5.5mM，大约等于人体血液中的葡萄糖水平。但是，您可以购买具有多种葡萄糖浓度的培养基以满足您的特定需求。

  您甚至可以购买无葡萄糖培养基，自行定制浓度，以模拟高糖糖尿病状况或研究低血糖应激反应。

  2、缓冲系统

  细胞需要非常特定的pH值（7.2至7.4），如果pH值超出这个狭窄范围，细胞的代谢、生长、增殖、分化等重要功能都会受到影响，甚至导致细胞死亡。在二氧化碳含量较高的培养箱中，CO2与水反应产生碳酸，碳酸进一步电离产生氢离子，使培养基呈酸性。

  为了抵消CO2产生的酸度并维持培养物的最佳pH值，大多数培养基类型都使用化学缓冲系统。然而，一些缓冲方法会干扰细胞生长，例如磷酸盐缓冲液可能会抑制某些酶的活性。

  对于哺乳动物细胞来说，最常见且生物影响最小的缓冲系统是碳酸氢钠。碳酸氢钠与氢离子结合，形成碳酸氢根离子，从而维持培养基的pH值。碳酸氢钠缓冲系统具有成本低廉、操作简便、生物影响小的优点，但它在生理pH值下不能发挥最佳缓冲作用。为了解决这个问题，研究人员经常使用HEPES等替代方案来增强培养基的缓冲能力。HEPES能够在更宽的pH值范围内发挥缓冲作用，而且对细胞的毒性很低。

  3.酚红

  为了保持细胞培养的最佳pH值，许多培养基配方中都含有一种称为酚红的pH指示剂。酚红指示剂可以帮助研究人员直观地观察培养基的pH值，方便及时调整培养基的pH值，确保细胞生长在最佳的环境中。酚红在酸性条件下(pH<6.8)会变成黄色，在碱性条件下(pH>8.2)会变成粉红色。虽然在大多数情况下不会造成问题，但酚红可以模拟雌激素的作用，可能会影响一些细胞类型的增殖、分化、凋亡等过程。因此，在培养表达雌激素受体的细胞类型时，通常被排除在外。

  不含酚红的培养基也可用于比色测定，例如MTT增殖测定，以及荧光实验，其中酚红的颜色会干扰检测结果，导致结果不准确。在荧光实验中，酚红的荧光会干扰目标荧光信号的检测，影响图像的清晰度。

  4.血清

  许多培养系统的重要组成部分是血清，通常是胎牛血清，即FBS。血清的来源是生物体，因此每批血清的成分都会有所差异。血清源自血液，是糖、盐、脂质、生长因子等组成的复杂混合物，可以为细胞提供重要的营养物质、生长因子和激素，促进细胞生长和增殖。由于血清批次差异可能会导致细胞生长速率、形态、基因表达等方面的差异，影响实验结果的可靠性。为了解决这个问题，一些实验室使用化学成分确定的血清替代品，而另一些实验室则购买同一批次的血清，以确保实验结果的一致性-至少在该批次用完之前！相关阅读：什么是胎牛血清?从基本概念到实际应用的全面解析!

  5.代谢物、维生素和矿物质

  如果您查看DMEM中的成分列表，您会发现大多数成分分为三个主要类别：

  氨基酸：提供蛋白质合成的原料，是细胞生长和增殖的必需物质。

  维生素/辅因子：参与各种酶的活性，促进细胞的代谢和功能。

  无机盐（包括钙和镁）：维持细胞的渗透压和pH值，参与细胞的信号转导和离子通道的调节。

  DMEM中成分的组合和浓度经过优化，以促进细胞生长。一些研究人员会额外添加非必需氨基酸，例如丙氨酸、丝氨酸等，以减少细胞利用葡萄糖或谷氨酰胺进行氨基酸合成。此外，一些公司生产用于特定研究的低镁低钙培养基，因此在订购时请仔细检查成分！

  6.抗生素

  许多实验室在细胞培养物中添加抗生素，以防止细菌或真菌的污染，即使在采用无菌技术时也是如此。最流行的抗菌补充剂选择是青霉素和链霉素（青霉素/链霉素）的组合，通常使用50-100IU/mL的青霉素和50-100µg/mL的链霉素。

  然而，在细胞培养基中使用抗生素是一个有争议的话题。一些研究人员认为，使用抗生素可能会对细胞产生负面影响，例如抑制细胞的生长和增殖，改变细胞的代谢，影响细胞的形态，甚至导致细胞死亡。此外，抗生素可能会掩盖低水平的细菌污染，导致研究人员无法及时发现污染，影响实验结果的可靠性。因此，一些研究人员选择不使用抗生素。

  研究人员可以根据具体情况决定是否使用抗生素。还有人建议，如果保持良好的培养卫生习惯，则没有必要使用抗生素，过分依赖抗生素可能会降低研究人员的无菌操作意识。

  细胞培养基中六种主要成分包括氨基酸、维生素、无机盐、葡萄糖、血清、抗生素等，它们的添加是为了维持哺乳动物细胞的正常生长和功能。不同的培养基类型，在成分和用量上有所差异，因此适合不同的应用。虽然血清和抗生素在细胞培养中很常见，但它们的使用存在一些争议。血清可能会导致实验结果的批次间差异，抗生素可能会影响细胞的生长和基因表达。

  选择或使用细胞培养基时，请阅读成分列表，并了解为什么要使用该特定成分。您可能会发现其他培养基更适合您的细胞系或应用。