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![雙[三(羥甲基)氨基甲烷],CAS:6976-37-0](http://struc.chem960.com/strucimg/7000/ctzw0nzi34oyob9fnlmhiwee.png)
1、細(xì)胞培養(yǎng)基的種類(lèi)
按照細(xì)胞培養(yǎng)基的發(fā)展歷史，細(xì)胞培養(yǎng)基大致可分為平衡鹽溶液、天然細(xì)胞培養(yǎng)基、合成細(xì)胞培養(yǎng)基、無(wú)血清細(xì)胞培養(yǎng)基、限定化學(xué)成分細(xì)胞培養(yǎng)基等幾大種類(lèi)。
1.1 平衡鹽溶液（balanced salt solution，BSS）
BSS主要是由無(wú)機(jī)鹽、葡萄糖組成，它的作用是維持細(xì)胞滲透壓平衡，保持pH穩(wěn)定及提供簡(jiǎn)單的營(yíng)養(yǎng)。其主要用于細(xì)胞的漂洗、配制其他試劑等。幾種常用的BSS配方如下（表1-1）。
D-Hank's與Hank's的一個(gè)主要區(qū)別是前者不含有Ca2+和Mg2+，因此D-Hank's常用于配制胰酶溶液。因?yàn)镃a2+、Mg2+是細(xì)胞膜的重要組成成份，參與細(xì)胞粘附等功能，使用不含Ca2+、Mg2+的BSS可避免細(xì)胞結(jié)團(tuán)。此外，Hanks液和Earle液是常用的BSS基礎(chǔ)溶液，前者緩沖能力較弱，適合于密閉培養(yǎng)；后者緩沖能力較強(qiáng)，適合于5% CO2的培養(yǎng)條件。
表1-1 幾種常用的BSS配方（g/L）
| 名稱(chēng) | PBS
（無(wú)Ca2+、Mg2+） |
PBS
（含Ca2+、Mg2+） |
Earle’s | Hank’s | D-Hank’s | Krebs-Ringer |
| NaCl | 8.00 | 8.00 | 6.80 | 8.00 | 8.00 | 7.00 |
| KCl | 0.20 | 0.20 | 0.40 | 0.40 | 0.40 | 0.34 |
| CaCl2 | - | - | 0.20 | 0.14 | - | |
| MgCl2?6H2O | - | 0.10 | - | - | - | |
| MgSO4?7H2O | - | - | 0.2 | 0.2 | - | |
| Na2HPO4 | 1.15 | 1.15 | - | 0.048 | 0.048 | 0.10 |
| Na2HPO4?2H2O | - | - | 0.14 | - | - | 0.207 |
| KH2PO4 | 0.20 | 0.20 | - | 0.06 | 0.06 | |
| NaHCO3 | - | - | 2.20 | 0.35 | 0.35 | - |
| 葡萄糖 | - | - | 1.00 | 1.00 | - | 1.80 |
| 酚紅 | - | - | 0.01 | 0.01 | 0.01 | - |
目前用于細(xì)胞培養(yǎng)的血清主要是牛血清，培養(yǎng)某些特殊細(xì)胞也用人血清、馬血清等。牛血清對(duì)絕大多數(shù)哺乳動(dòng)物細(xì)胞都是適合的，但并不排除在培養(yǎng)某種細(xì)胞時(shí)使用其他動(dòng)物血清更合適。血清中含有各種血漿蛋白、多肽、脂肪、碳水化合物、生長(zhǎng)因子、激素、無(wú)機(jī)物等，這些物質(zhì)對(duì)促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)或抑制生長(zhǎng)活性是達(dá)到生理平衡的。此外，血清含一些對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生毒性的物質(zhì)，如多胺氧化酶，能與來(lái)自高度繁殖細(xì)胞的多胺反應(yīng)（如精胺、亞精胺）形成有細(xì)胞毒性作用的聚精胺。補(bǔ)體、抗體、細(xì)菌毒素等都會(huì)影響細(xì)胞生長(zhǎng)，甚至造成細(xì)胞死亡。目前，血清多作為一種添加成分與合成培養(yǎng)基混合使用，使用濃度一般為5~20 %，最常用是10 %。
1.2 合成細(xì)胞培養(yǎng)基
合成培養(yǎng)基是根據(jù)天然培養(yǎng)基的成分，用化學(xué)物質(zhì)模擬合成、人工設(shè)計(jì)、配制的培養(yǎng)基。最早開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)培養(yǎng)基（minimal essential medium, MEM），其本質(zhì)為含有鹽、氨基酸、維生素和其他必需營(yíng)養(yǎng)物的pH緩沖的等滲混合物。在此基礎(chǔ)上，DMEM、IMDM、HAM F12、PRMI1640等各種合成細(xì)胞培養(yǎng)基被不斷開(kāi)發(fā)出來(lái)。常用合成培養(yǎng)基的配方此處不詳細(xì)介紹，其特性及應(yīng)用的范圍見(jiàn)下表：
哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)基：
| 培養(yǎng)基名稱(chēng) | 特性及應(yīng)用范圍 |
| 199?細(xì)胞培養(yǎng)基 | 添加適量的血清后，可廣泛用于多種細(xì)胞培養(yǎng)，并用于病毒學(xué)、疫苗生產(chǎn)等 |
| MEM細(xì)胞培養(yǎng)基 | MEM（Minimal Essential Medium）培養(yǎng)基有含Earle's平衡鹽的類(lèi)型，也有含Hanks'平衡鹽的類(lèi)型；有高壓滅菌型的，也有過(guò)濾除菌型的；還有含非必需氨基酸的類(lèi)型。是最基本、適用范圍最廣的細(xì)胞培養(yǎng)基。 |
| DMEM細(xì)胞培養(yǎng)基 | DMEM（Dulbecco’s modified Minimal Essential Medium）是由Dulbecco在MEM培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上改良獲得的，各成分份量加倍，分低糖（1000mg/L）、高糖（4500mg/L）兩種類(lèi)型。細(xì)胞生長(zhǎng)快。附著稍差的腫瘤細(xì)胞、克隆培養(yǎng)用高糖效果較好，常用于雜交瘤的骨髓瘤細(xì)胞和DNA轉(zhuǎn)染的轉(zhuǎn)化細(xì)胞培養(yǎng)。 |
| IMDM細(xì)胞培養(yǎng)基 | IMDM（Iscove’s modified DMEM ）是由Iscove在DMEM基礎(chǔ)上改良，增加了幾種氨基酸和胱氨酸量等?？捎糜陔s交瘤細(xì)胞培養(yǎng)，以及無(wú)血清培養(yǎng)的基礎(chǔ)細(xì)胞培養(yǎng)基。 |
| GMEM細(xì)胞培養(yǎng)基 | Glasgow’s MEM培養(yǎng)基是MEM的改進(jìn)型，用于支持BHK-21細(xì)胞的生長(zhǎng)。原配方以BME為基礎(chǔ)， 加入10%磷酸胰蛋白(月示)肉湯，氨基酸和維生素濃度加倍。 |
| RPMI-1640細(xì)胞培養(yǎng)基 | 專(zhuān)門(mén)針對(duì)淋巴細(xì)胞培養(yǎng)設(shè)計(jì)，含有BSS、21種氨基酸、維生素等，廣泛適于多種正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞的培養(yǎng)，也用做懸浮細(xì)胞培養(yǎng)。 |
| HamF12細(xì)胞培養(yǎng)基 | 含微量元素，可在血清含量低時(shí)用，適用于克隆化培養(yǎng)。F12適用于CHO細(xì)胞，也是無(wú)血清細(xì)胞培養(yǎng)基中常用的基礎(chǔ)細(xì)胞培養(yǎng)基。 |
| DMEM/F12細(xì)胞培養(yǎng)基 | 將DMEM和F12按照1:1比例混合，混合后營(yíng)養(yǎng)成份豐富，血清使用量也減少，常作為開(kāi)發(fā)無(wú)血清細(xì)胞培養(yǎng)基時(shí)的基礎(chǔ)細(xì)胞培養(yǎng)基。 |
| McCoy's5A | McCoy's 5A Medium 主要為肉瘤細(xì)胞的培養(yǎng)所設(shè)計(jì)，可支持多種(如骨髓、皮膚、肺和脾臟等)原代細(xì)胞的生長(zhǎng)，除適于一般的原代細(xì)胞培養(yǎng)外，主要用于作組織活檢培養(yǎng)、一些淋巴細(xì)胞培養(yǎng)以及一些難培養(yǎng)細(xì)胞的生長(zhǎng)支持。例如Jensen大鼠肉瘤成纖維細(xì)胞、人淋巴細(xì)胞、HT-29、BHL-100等上皮細(xì)胞。 |
| William's Medium E | 適用于大鼠肝上皮細(xì)胞的長(zhǎng)期細(xì)胞培養(yǎng)。 |
| 神經(jīng)元基礎(chǔ)培養(yǎng)基 | 可為神經(jīng)元生長(zhǎng)提供基礎(chǔ)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。 |
昆蟲(chóng)細(xì)胞培養(yǎng)基：
| 培養(yǎng)基名稱(chēng) | 特性及應(yīng)用范圍 |
| Grace's昆蟲(chóng)培養(yǎng)基 | Grace昆蟲(chóng)培養(yǎng)基（Grace's Insect Medium）最初設(shè)計(jì)為支持澳大利亞白星橙天蠶蛾 (Antherea eucalypti) 細(xì)胞 的生長(zhǎng)，是對(duì)Wyatt培養(yǎng)基的改良，以更接近 Antherea 血淋巴。Grace用這種培養(yǎng)基建立了第一個(gè)連續(xù)細(xì)胞系。適當(dāng)補(bǔ)充添加劑后，該基本培養(yǎng)基已用于培養(yǎng)各種昆蟲(chóng)細(xì)胞，包括多種鱗翅類(lèi)以及一些雙翅類(lèi)昆蟲(chóng)。Grace昆蟲(chóng)細(xì)胞培養(yǎng)基主要作為 培養(yǎng)基基礎(chǔ)，用于培養(yǎng)Sf9 和Sf21細(xì)胞系，也用于其它鱗翅類(lèi)昆蟲(chóng)細(xì)胞系的生長(zhǎng)和維持。
Grace's培養(yǎng)基(Grace’s Insect Cell Culture Medium) 是無(wú)血清培養(yǎng)基，使用時(shí)需要補(bǔ)充血清，從而為細(xì)胞提供必要的營(yíng)養(yǎng)因子。添加5 -20%胎牛血清后，Grace昆蟲(chóng)細(xì)胞培養(yǎng)基可以用于培養(yǎng)多種昆蟲(chóng)細(xì)胞。 |
| IPL-41 昆蟲(chóng)培養(yǎng)基
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IPL-41昆蟲(chóng)培養(yǎng)基（IPL-41 Insect Medium）旨在用于大規(guī)模擴(kuò)增草地貪夜蛾（Spodoptera frugiperda）細(xì)胞系，也常用于通過(guò)桿狀病毒表達(dá)系統(tǒng)（BEVS）進(jìn)行蛋白表達(dá)。 IPL-41培養(yǎng)基是對(duì)原始IPL配方的改良，由美國(guó)農(nóng)業(yè)部昆蟲(chóng)病理實(shí)驗(yàn)室Weiss等人開(kāi)發(fā)，用于大規(guī)模擴(kuò)增草地貪夜蛾衍生細(xì)胞系。Weiss向基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入了胎牛血清和TPB培養(yǎng)基（Tryptose Phosphate Broth），成功地實(shí)現(xiàn)了IPL-21 AE (III)細(xì)胞系的大規(guī)模連續(xù)培養(yǎng)。 該培養(yǎng)基主要用于培養(yǎng)和維護(hù)鱗翅類(lèi)衍生細(xì)胞系和擴(kuò)增這些細(xì)胞系的病毒。IPL-41培養(yǎng)基基礎(chǔ)也以用于無(wú)血清夜蛾細(xì)胞的桿狀病毒重組蛋白表達(dá)。 |
| Shield's & Sang Insect | 向Sheilds-Sang M3昆蟲(chóng)培養(yǎng)基中添加10%胎牛血清后廣泛用于培養(yǎng)各種果蠅細(xì)胞系。Sheilds-Sang M3昆蟲(chóng)培養(yǎng)基（Sheilds and Sang M3 Insect medium） 基于D22培養(yǎng)基。該培養(yǎng)基支持黑腹果蠅衍生細(xì)胞的生長(zhǎng)。Sheilds和Sang將原配方中的氯化物除去，用谷氨酸鹽提供鈉和鉀離子，并用游離氨基酸替代乳白蛋白水解物。Bis-Tris作為緩沖劑放置pH變動(dòng)。 |
| Schneider's 果蠅培養(yǎng)基
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很多昆蟲(chóng)組織培養(yǎng)基的配方是模擬特定昆蟲(chóng)體液的主要物理化學(xué)性質(zhì)。針對(duì)相同物種的不同培養(yǎng)基成分的相似度可能比針對(duì)不同物種的培養(yǎng)基之間更低。有多種培養(yǎng)基用于果蠅細(xì)胞和組織的體外培養(yǎng)。應(yīng)用最多的是Schneider 培養(yǎng)基、D-22 培養(yǎng)基。果蠅細(xì)胞用于研究各種生物化學(xué)過(guò)程，包括遺傳學(xué)、內(nèi)分泌學(xué)、生理學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)等方面，以及重組蛋白的表達(dá)。 加入5-20% 胎牛血清后Schneider培養(yǎng)基能夠支持黑腹果蠅（Drosophila melanogaster）原代細(xì)胞和建立的細(xì)胞系的快速生長(zhǎng)。該培養(yǎng)基用于培養(yǎng)和維護(hù)果蠅胚胎衍生的細(xì)胞系以及其它雙翅目昆蟲(chóng)細(xì)胞培養(yǎng)物 |
細(xì)胞培養(yǎng)基常用幾種重要的添加成分及使用過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題
酚紅在細(xì)胞培養(yǎng)基中用作pH值的指示劑。一般情況下，可以通過(guò)酚紅的指示作用判斷培養(yǎng)基的pH值，但低血清或是無(wú)血清細(xì)胞培養(yǎng)基中酚紅的含量與普通細(xì)胞培養(yǎng)基中的酚紅含量不同，不能通過(guò)肉眼觀察或通過(guò)經(jīng)驗(yàn)來(lái)判定pH值，建議使用pH計(jì)進(jìn)行測(cè)定。酚紅通常對(duì)含血清的細(xì)胞培養(yǎng)基生產(chǎn)的生物制品質(zhì)量并不會(huì)產(chǎn)生明顯影響，也可通過(guò)純化技術(shù)去除，但酚紅在無(wú)血清細(xì)胞培養(yǎng)基中可能帶來(lái)胞內(nèi)鈉/鉀失衡，影響細(xì)胞生長(zhǎng)。
碳酸氫鈉在細(xì)胞培養(yǎng)基中主要是作為緩沖系統(tǒng)，此外還具有調(diào)節(jié)滲透壓的作用。通常產(chǎn)品使用說(shuō)明中的碳酸氫鈉推薦量是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)、安全量，是在科學(xué)的基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)所得。但是由于不同的細(xì)胞系（株）不同，同一株細(xì)胞適應(yīng)環(huán)境也可能不同（細(xì)胞耐受性不同等），且存在的地域性水質(zhì)差異等，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中也可稍作改動(dòng)，但使用者需做相應(yīng)的檢測(cè)（理化及細(xì)胞生產(chǎn)試驗(yàn)等）。
HEPES是一種非離子緩沖液，在pH 7.2 ～7.4范圍內(nèi)具有較好的緩沖能力，在高濃度時(shí)對(duì)一些細(xì)胞可能有毒。HEPES緩沖液可與低水平的碳酸鈉（0.34 g /L）共用，以抵消因額外加入HEPES引起的滲透壓增加。其安全濃度范圍是10～25 mmol/L。
丙酮酸鈉可以作為細(xì)胞培養(yǎng)中的替代碳源，盡管細(xì)胞更傾向于以葡萄糖作為碳源，但是在沒(méi)有葡萄糖的條件下，細(xì)胞也可以代謝丙酮酸鈉。
谷氨酰胺在溶液中很不穩(wěn)定，4 ℃下放置1周可分解50 %，使用中最好單獨(dú)配制，置-20 ℃冰箱中保存，使用前加入細(xì)胞培養(yǎng)液中。
賴(lài)氨酸（L-lysine）：分子量大于70,000的多聚賴(lài)氨酸可以用于促進(jìn)細(xì)胞貼壁生長(zhǎng)，也可以用于組織學(xué)(Histology)分析時(shí)的粘片劑。Poly-L-lysine和Poly-D-lysine都可以用于促進(jìn)細(xì)胞的貼壁生長(zhǎng)。Poly-L-lysine可以被某些細(xì)胞所消化并吸收，攝入過(guò)多的Poly-L-lysine會(huì)產(chǎn)生一定的細(xì)胞毒性。如果遇到Poly-L-lysine有細(xì)胞毒性的情況，可以考慮選用Poly-D-lysine，因?yàn)橛倚木圪?lài)氨酸是不會(huì)被生物吸收利用的，所以毒性更低。
遠(yuǎn)慕生物致力于生物技術(shù)和生命科學(xué)等行業(yè)領(lǐng)域，專(zhuān)注于植物生物學(xué)技術(shù)研究，以滿(mǎn)足全球不斷增長(zhǎng)的食品，能源、醫(yī)藥日益增長(zhǎng)的需求和發(fā)展。目前遠(yuǎn)慕生物制造和提供的產(chǎn)品主要有動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)品（包括細(xì)胞培養(yǎng)基、FBS、緩沖溶液、抗菌劑和其他試劑）和植物生物學(xué)產(chǎn)品（包括植物組織培養(yǎng)基、凝膠系列產(chǎn)品、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、抗生素&抗菌劑、生化試劑以及植物組培容器和耗材）。