細胞的生長需要一定的營養環境，用于維持細胞生長的營養基質稱為培養基，即指所有用于各種目的的體外培養、保存細胞用的物質，就其本意上講為人工模擬體內生長的營養環境， 使細胞在此環境中有生長和繁殖的能力。然而，你知道細胞培養基的成分嗎？通過本文您將了解到細胞培養基中常見的成分及它們的作用。

  細胞培養基成分包括碳源（例如葡萄糖）、緩沖系統（例如HEPES）、pH 指示劑（例如酚紅）、血清、代謝物、維生素和礦物質和抗生素。接下來由上海通蔚帶大家詳細了解它們成分及作用。

圖1，哺乳動物細胞培養基的組成

  1. 碳源

  這是細胞的能量來源。每種生長培養基都需要細胞可以代謝的碳源。這通常是葡萄糖，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）。

  添加的葡萄糖最終濃度通常為 5.5 mM，大約等于人體血液中的葡萄糖水平。但是，您可以購買具有多種葡萄糖濃度的培養基以滿足您的特定需求。

  您甚至可以購買無葡萄糖培養基，自行定制濃度，以模擬高糖糖尿病狀況或研究低血糖應激反應。

  2、緩沖系統

  細胞需要非常特定的 pH 值（7.2 至 7.4）。如果 pH 值超出這個狹窄范圍，細胞就無法zui佳地執行其通常的細胞功能以生長和生存。在二氧化碳含量較高的培養箱中，CO 2與水反應產生氫離子，使培養基呈酸性。

  為了抵消 CO 2產生的酸度并維持培養物的最佳 pH 值，大多數培養基類型都使用化學緩沖系統。然而，一些緩沖方法會干擾細胞生長。

  對于哺乳動物細胞來說，最常見且生物影響最小的緩沖系統是碳酸氫鈉。碳酸氫鈉與CO 2產生的氫離子反應并隔離它們以維持pH值。然而，碳酸氫鈉的一個缺點是它在生理 pH 值下不能發揮最佳緩沖作用。為了解決這個問題，研究人員經常使用 HEPES 等替代方案來增加某些介質類型的緩沖能力。

  3. 酚紅

  由于保持正確的pH對細胞培養至關重要，因此許多培養基配方中都包含一種稱為酚紅的 pH 指示劑，在酸性條件下 (pH < 6.8) 會變成黃色，在堿性條件下 (pH > 8.2) 會變成粉紅色。雖然通常不是問題，但酚紅可以模仿雌激素，因此在培養表達雌激素受體的細胞類型時通常被排除在外。

  不含酚紅的培養基也可用于比色測定，例如 MTT 增殖測定，以及熒光實驗，其中苯酚的色譜可能會干擾讀數或圖像采集。

  4. 血清

  許多培養系統的重要組成部分是血清，通常是胎牛血清，即 FBS。血清源自血液，是糖、鹽、脂質、生長因子等的不確定混合物。由于其生物來源，每批血清都是獨一無二的，因此很難保持重現性。為了避免這種情況，一些實驗室使用化學成分確定的血清替代品，而另一些實驗室則購買整個批次的特定血清批次以確保結果一致 - 至少在該批次用完之前！

  這種可變性，加上血清采集的性質和污染的可能性，引發了關于血清是否應在培養基中使用的爭論。

  一些實驗室選擇在無血清培養基中培養細胞，根據細胞的需要，使用更可靠的替代品或合成替代品。

  5. 代謝物、維生素和礦物質

  如果您查看 DMEM 中的成分列表，您會發現大多數成分分為三個主要類別：

• 氨基酸

• 維生素/輔因子
  
  
• 無機鹽（包括鈣和鎂）

  其中許多成分在所有細胞培養基中都很常見，并且精確的組合和濃度已針對細胞生長進行了優化。盡管如此，許多實驗室還是在培養基中添加了額外的非必需氨基酸，以防止細胞使用葡萄糖或谷氨酰胺進行合成。此外，一些公司生產用于特定研究的不含鎂和鈣的培養基，因此在訂購時請仔細檢查成分！

  6.抗生素

  許多實驗室在細胞培養物中加入抗生素，以防止不需要的細菌或真菌生長，即使在采用無菌技術時也是如此。最流行的抗菌補充劑選擇是青霉素和鏈霉素（青霉素/鏈霉素）的組合，在完全細胞培養物中青霉素和鏈霉素的終濃度為 50-100 IU/mL 和 50-100 μg/mL。

  然而，在細胞培養基中使用抗生素是一個有爭議的話題。

  我們應該在細胞培養基中使用抗生素嗎？

  一些實驗室選擇不使用抗生素，因為他們可以：

  1、對您的細胞產生不良影響，包括顯著改變基因表達。 

  2、可以掩蓋低水平的細菌污染。

  根據您的需要，您可以決定是否將它們包含在您的培養基中。

  還有人建議，如果保持良好的培養衛生習慣，則沒有必要使用抗生素，而對抗生素的依賴可能會讓研究人員在這方面松懈。

  細胞培養基常見類型

  現在您已經了解了大多數細胞培養基中的成分，讓我們討論一些最常用的培養基。表 1 總結了一些最流行的哺乳動物細胞培養基。

細胞培養基	特征
EMEM	廣泛應用于多種哺乳動物細胞的培養，如 HeLa 細胞、CHO 細胞等
DMEM	與 EMEM 類似，但維生素和氨基酸濃度更高
IMDM	一種更復雜的培養基，通常用于人類淋巴細胞。可以支持多種細胞類型
McCoy's 5A	DMEM 的修改版本，適用于高密度培養
Ham's F-12	常用于中國倉鼠卵巢 (CHO) 細胞的無血清生長。也用于其他哺乳動物細胞的無血清生長

  我應該選擇哪種培養基？

  這個問題沒有直接的答案，因為它取決于許多因素，包括您正在培養的細胞類型和您正在進行的實驗。

  最好的起點是查看您正在使用的細胞系并參考供應商的說明，因為這些說明通常包括推薦培養基的詳細信息。對于特定的應用，文獻是你的朋友。

  最重要的一點是了解您使用該特定培養基的原因（例如，因為它是低葡萄糖、不含苯酚或專為成纖維細胞配制的）。

  細胞培養基總結

  細胞培養基中有六種主要成分，它們的添加是為了保持哺乳動物細胞系的健康和成長。不同的培養基類型的成分和用量各不相同，因此適合不同的應用。雖然在細胞培養基中使用血清和抗生素并不罕見，但對于將這些納入細胞培養基中的潛在缺陷存在爭議。

  在選擇或使用細胞培養基之前，請閱讀成分列表并了解為什么要使用該特定成分。您可能會發現其他培養基更適合您的細胞系或應用。