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1、細胞培養(yǎng)基的種類
按照細胞培養(yǎng)基的發(fā)展歷史，細胞培養(yǎng)基大致可分為平衡鹽溶液、天然細胞培養(yǎng)基、合成細胞培養(yǎng)基、無血清細胞培養(yǎng)基、限定化學成分細胞培養(yǎng)基等幾大種類。
1.1 平衡鹽溶液（balanced salt solution，BSS）
BSS主要是由無機鹽、葡萄糖組成，它的作用是維持細胞滲透壓平衡，保持pH穩(wěn)定及提供簡單的營養(yǎng)。其主要用于細胞的漂洗、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。因為Ca2+、Mg2+是細胞膜的重要組成成份，參與細胞粘附等功能，使用不含Ca2+、Mg2+的BSS可避免細胞結團。此外，Hanks液和Earle液是常用的BSS基礎溶液，前者緩沖能力較弱，適合于密閉培養(yǎng)；后者緩沖能力較強，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 | PBS
（無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 | - |
目前用于細胞培養(yǎng)的血清主要是牛血清，培養(yǎng)某些特殊細胞也用人血清、馬血清等。牛血清對絕大多數哺乳動物細胞都是適合的，但并不排除在培養(yǎng)某種細胞時使用其他動物血清更合適。血清中含有各種血漿蛋白、多肽、脂肪、碳水化合物、生長因子、激素、無機物等，這些物質對促進細胞生長或抑制生長活性是達到生理平衡的。此外，血清含一些對細胞產生毒性的物質，如多胺氧化酶，能與來自高度繁殖細胞的多胺反應（如精胺、亞精胺）形成有細胞毒性作用的聚精胺。補體、抗體、細菌毒素等都會影響細胞生長，甚至造成細胞死亡。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 %，*常用是10 %。
1.2 合成細胞培養(yǎng)基
合成培養(yǎng)基是根據天然培養(yǎng)基的成分，用化學物質模擬合成、人工設計、配制的培養(yǎng)基。*早開發(fā)的基礎培養(yǎng)基（minimal essential medium, MEM），其本質為含有鹽、氨基酸、維生素和其他必需營養(yǎng)物的pH緩沖的等滲混合物。在此基礎上，DMEM、IMDM、HAM F12、PRMI1640等各種合成細胞培養(yǎng)基被不斷開發(fā)出來。常用合成培養(yǎng)基的配方此處不詳細介紹，其特性及應用的范圍見下表：
哺乳動物細胞培養(yǎng)基：
| 培養(yǎng)基名稱 | 特性及應用范圍 |
| 199細胞培養(yǎng)基 | 添加適量的血清后，可廣泛用于多種細胞培養(yǎng)，并用于病毒學、疫苗生產等 |
| MEM細胞培養(yǎng)基 | MEM（Minimal Essential Medium）培養(yǎng)基有含Earle＇s平衡鹽的類型，也有含Hanks＇平衡鹽的類型；有高壓滅菌型的，也有過濾除菌型的；還有含非必需氨基酸的類型。是*基本、適用范圍*廣的細胞培養(yǎng)基。 |
| DMEM細胞培養(yǎng)基 | DMEM（Dulbecco’s modified Minimal Essential Medium）是由Dulbecco在MEM培養(yǎng)基的基礎上改良獲得的，各成分份量加倍，分低糖（1000mg/L）、高糖（4500mg/L）兩種類型。細胞生長快。附著稍差的腫瘤細胞、克隆培養(yǎng)用高糖效果較好，常用于雜交瘤的骨髓瘤細胞和DNA轉染的轉化細胞培養(yǎng)。 |
| IMDM細胞培養(yǎng)基 | IMDM（Iscove’s modified DMEM ）是由Iscove在DMEM基礎上改良，增加了幾種氨基酸和胱氨酸量等�？捎糜陔s交瘤細胞培養(yǎng)，以及無血清培養(yǎng)的基礎細胞培養(yǎng)基。 |
| GMEM細胞培養(yǎng)基 | Glasgow’s MEM培養(yǎng)基是MEM的改進型，用于支持BHK-21細胞的生長。原配方以BME為基礎， 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細胞培養(yǎng)基 | 專門針對淋巴細胞培養(yǎng)設計，含有BSS、21種氨基酸、維生素等，廣泛適于多種正常細胞和腫瘤細胞的培養(yǎng)，也用做懸浮細胞培養(yǎng)。 |
| HamF12細胞培養(yǎng)基 | 含微量元素，可在血清含量低時用，適用于克隆化培養(yǎng)。F12適用于CHO細胞，也是無血清細胞培養(yǎng)基中常用的基礎細胞培養(yǎng)基。 |
| DMEM/F12細胞培養(yǎng)基 | 將DMEM和F12按照1:1比例混合，混合后營養(yǎng)成份豐富，血清使用量也減少，常作為開發(fā)無血清細胞培養(yǎng)基時的基礎細胞培養(yǎng)基。 |
| McCoy＇s5A | McCoy＇s 5A Medium 主要為肉瘤細胞的培養(yǎng)所設計，可支持多種(如骨髓、皮膚、肺和脾臟等)原代細胞的生長，除適于一般的原代細胞培養(yǎng)外，主要用于作組織活檢培養(yǎng)、一些淋巴細胞培養(yǎng)以及一些難培養(yǎng)細胞的生長支持。例如Jensen大鼠肉瘤成纖維細胞、人淋巴細胞、HT-29、BHL-100等上皮細胞。 |
| William＇s Medium E | 適用于大鼠肝上皮細胞的長期細胞培養(yǎng)。 |
| 神經元基礎培養(yǎng)基 | 可為神經元生長提供基礎營養(yǎng)物質。 |
昆蟲細胞培養(yǎng)基：
| 培養(yǎng)基名稱 | 特性及應用范圍 |
| Grace＇s昆蟲培養(yǎng)基 | Grace昆蟲培養(yǎng)基（Grace＇s Insect Medium）*初設計為支持澳大利亞白星橙天蠶蛾 (Antherea eucalypti) 細胞 的生長，是對Wyatt培養(yǎng)基的改良，以更接近 Antherea 血淋巴。Grace用這種培養(yǎng)基建立了個連續(xù)細胞系。適當補充添加劑后，該基本培養(yǎng)基已用于培養(yǎng)各種昆蟲細胞，包括多種鱗翅類以及一些雙翅類昆蟲。Grace昆蟲細胞培養(yǎng)基主要作為 培養(yǎng)基基礎，用于培養(yǎng)Sf9 和Sf21細胞系，也用于其它鱗翅類昆蟲細胞系的生長和維持。
Grace＇s培養(yǎng)基(Grace’s Insect Cell Culture Medium) 是無血清培養(yǎng)基，使用時需要補充血清，從而為細胞提供必要的營養(yǎng)因子。添加5 -20%胎牛血清后，Grace昆蟲細胞培養(yǎng)基可以用于培養(yǎng)多種昆蟲細胞。 |
| IPL-41 昆蟲培養(yǎng)基
| IPL-41昆蟲培養(yǎng)基（IPL-41 Insect Medium）旨在用于大規(guī)模擴增草地貪夜蛾（Spodoptera frugiperda）細胞系，也常用于通過桿狀病毒表達系統(tǒng)（BEVS）進行蛋白表達。 IPL-41培養(yǎng)基是對原始IPL配方的改良，由美國農業(yè)部昆蟲病理實驗室Weiss等人開發(fā)，用于大規(guī)模擴增草地貪夜蛾衍生細胞系。Weiss向基礎培養(yǎng)基中加入了胎牛血清和TPB培養(yǎng)基（Tryptose Phosphate Broth），成功地實現了IPL-21 AE (III)細胞系的大規(guī)模連續(xù)培養(yǎng)。 該培養(yǎng)基主要用于培養(yǎng)和維護鱗翅類衍生細胞系和擴增這些細胞系的病毒。IPL-41培養(yǎng)基基礎也以用于無血清夜蛾細胞的桿狀病毒重組蛋白表達。 |
| Shield＇s & Sang Insect | 向Sheilds-Sang M3昆蟲培養(yǎng)基中添加10%胎牛血清后廣泛用于培養(yǎng)各種果蠅細胞系。Sheilds-Sang M3昆蟲培養(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胞的生長。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。 |
| Schneider＇s 果蠅培養(yǎng)基
| 很多昆蟲組織培養(yǎng)基的配方是模擬特定昆蟲體液的主要物理化學性質。針對相同物種的不同培養(yǎng)基成分的相似度可能比針對不同物種的培養(yǎng)基之間更低。有多種培養(yǎng)基用于果蠅細胞和組織的體外培養(yǎng)。應用*多的是Schneider 培養(yǎng)基、D-22 培養(yǎng)基。果蠅細胞用于研究各種生物化學過程，包括遺傳學、內分泌學、生理學和細胞生物學等方面，以及重組蛋白的表達。 加入5-20% 胎牛血清后Schneider培養(yǎng)基能夠支持黑腹果蠅（Drosophila melanogaster）原代細胞和建立的細胞系的快速生長。該培養(yǎng)基用于培養(yǎng)和維護果蠅胚胎衍生的細胞系以及其它雙翅目昆蟲細胞培養(yǎng)物 |
細胞培養(yǎng)基常用幾種重要的添加成分及使用過程中應注意的問題
酚紅在細胞培養(yǎng)基中用作pH值的指示劑。一般情況下，可以通過酚紅的指示作用判斷培養(yǎng)基的pH值，但低血清或是無血清細胞培養(yǎng)基中酚紅的含量與普通細胞培養(yǎng)基中的酚紅含量不同，不能通過肉眼觀察或通過經驗來判定pH值，建議使用pH計進行測定。酚紅通常對含血清的細胞培養(yǎng)基生產的生物制品質量并不會產生明顯影響，也可通過純化技術去除，但酚紅在無血清細胞培養(yǎng)基中可能帶來胞內鈉/鉀失衡，影響細胞生長。
碳酸氫鈉在細胞培養(yǎng)基中主要是作為緩沖系統(tǒng)，此外還具有調節(jié)滲透壓的作用。通常產品使用說明中的碳酸氫鈉推薦量是一個標準、安全量，是在科學的基礎上根據實踐經驗所得。但是由于不同的細胞系（株）不同，同一株細胞適應環(huán)境也可能不同（細胞耐受性不同等），且存在的地域性水質差異等，在實際生產過程中也可稍作改動，但使用者需做相應的檢測（理化及細胞生產試驗等）。
HEPES是一種非離子緩沖液，在pH 7.2 ～7.4范圍內具有較好的緩沖能力，在高濃度時對一些細胞可能有毒。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胞培養(yǎng)中的替代碳源，盡管細胞更傾向于以葡萄糖作為碳源，但是在沒有葡萄糖的條件下，細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 %，使用中單獨配制，置-20 ℃冰箱中保存，使用前加入細胞培養(yǎng)液中。
賴氨酸（L-lysine）：分子量大于70,000的多聚賴氨酸可以用于促進細胞貼壁生長，也可以用于組織學(Histology)分析時的粘片劑。Poly-L-lysine和Poly-D-lysine都可以用于促進細胞的貼壁生長。Poly-L-lysine可以被某些細胞所消化并吸收，攝入過多的Poly-L-lysine會產生一定的細胞毒性。如果遇到Poly-L-lysine有細胞毒性的情況，可以考慮選用Poly-D-lysine，因為右旋的聚賴氨酸是不會被生物吸收利用的，所以毒性更低。
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