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细胞培养基大盘点

发布时间: 2022-01-25  点击次数: 1025次

 

细胞培养基的概念
 

01

细胞培养基是人工模拟细胞在体内生长的营养环境,并提供细胞营养和促进细胞生长增殖的基础物质。细胞培养基是细胞培养的基础,它为动物细胞的健康快速成长提供营养物质。所以,只要用到细胞进行生物技术产品的生产制造,就势必少不了细胞培养基。培养液或培养基,英文都是medium。当它是粉剂时,倾向性地称为培养基,而将粉剂配成液体后,多称为培养液。培养液中常需补加血清、抗生素等成分。                             

 

细胞培养基的分类
 
02

培养基主要有:天然细胞培养基、合成细胞培养基和无血清细胞培养基等。

天然细胞培养基是人们早期采用的细胞培养基,直接取自于动物组织提取液或体液,如血浆凝块、血清、淋巴液、胚胎浸出液等。营养价值高,但成分复杂,差异大、不稳定,来源也受限制。水解乳蛋白和胶原是两种较好的天然培养基,富含氨基酸。血清是天然培养基中有效的培养添加物,但其组成成分复杂,其中一些成分与功能不明确。血清的来源有胎牛血清、小牛或成牛血清、马血清、鸡血清、羊血清及人血清,广泛应用的为胎牛血清和小牛血清。

合成细胞培养基是用化学成分明确的试剂配制的培养基,组分稳定,主要包括糖类、必需氨基酸、维生素、无机盐类等。1950年,Morgan成功研制出具有确定化学成分的细胞培养液,即M199培养基,可用于培养多种种属来源的细胞。1951年,Harry Eagle研发了动物细胞体外生长的人工合成培养基,即Eagle's minimum essential medium基(MEM培养基),是目前使用广泛的合成细胞培养基之一。合成细胞培养基发展至今已有几十种,除了沿用半个世纪的基础合成细胞培养基之外,近年来还出现了营养成分更加丰富的低血清细胞培养基。

在细胞培养中,需要根据细胞种类和培养条件的不同选择合适的合成细胞培养基。目前,在动物细胞培养中常用的基础细胞培养基有BME、MEM、DMEM、RPMI-1640、Ham F12、M199 等。由于天然培养基的一些营养成分不能被合成细胞培养基完全代替,因此一般需在合成细胞培养基中添加5%~10%的胎牛血清。胎牛血清的加入对细胞培养非常有效,但胎牛血清的成分复杂,这对培养产物的分离、纯化和检测会带来一定的不便,为减少胎牛血清的影响,开发了营养成分更加丰富的低血清细胞培养基,可以将胎牛血清的使用量降低到1~3%。

无血清细胞培养基(serum free medium, SFM)是指在使用中无需添加血清的细胞培养基,且其组成成分不含有任何动物组分。按照其组分分类,还可以分为无动物组分无血清细胞培养基和化学限定无血清细胞培养基,前者组分中可能含有某些植物来源成分,而后者完全由化学成分明确的组分组成。

其中,无动物组分无血清细胞培养基是目前在生物制药行业中应用广泛的,它提高了细胞培养的质量,避免了使用血清带来的麻烦。目前,已有多种无血清培养基上市,如杂交瘤细胞无血清培养基、CHO细胞无血清培养基、Vero细胞无血清培养基和NS0 细胞无血清培养基等。无血清培养基通常添加生长附加成分,如激素与生长因子、低分子营养成分和转铁蛋白等促细胞生长的附加成分,一般包括胰岛素、孕酮、sodium selenate、腐胺、转铁蛋白等。

   

 

细胞培养基的基本成分
 
03

细胞培养基的主要成分是氨基酸、维生素、碳水化合物、无机盐和其它一些辅助物质。人工合成培养基使用时还需添加一定量的血清使细胞生长和繁殖。

氨基酸:组成蛋白质的基本单位。不同的细胞对氨基酸的需求各异,但几种必需氨基酸细胞自身不能合成,必须依靠培养液提供,如组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸、半胱氨酸、酪氨酸等。其余非必需氨基酸,细胞可以自己合成,或通过转氨作用由其他物质转化而来。绝大部分细胞对谷氨酰胺有较高的要求,因为谷氨酰胺是作为能源及碳源物质同时被细胞利用,是细胞合成核酸和蛋白质必需的氨基酸,在缺少谷氨酰胺时,细胞生长不良而死亡,所以各种培养液中都含有较多的谷氨酰胺。细胞所能利用的氨基酸是L型同分异构体,D型氨基酸不能被利用。

维生素:维持细胞生长的一种生物活性物质,对细胞代谢有重大作用。它们在细胞中大多形成酶的辅基或辅酶,没有它们,酶便没有活性,代谢活动将无法进行。维生素分为水溶和脂溶两大类,培养液中直接采用ATP和CoA。

葡萄糖:大部分培养基都以葡萄糖作为能量来源之一。

无机盐:维持培养基渗透压平衡,参与细胞的代谢活动。主要有Na+、K+、Ca2+、Mg2+ 等。Na+是细胞外液中最主要的阳离子,对维持渗透压的恒定有决定性的作用。K+主要分布在细胞内液,细胞内K+对于激活某些酶是必需的,并在调节细胞内环境的酸碱平衡上也有极重要意义。Ca2+在细胞外液中的作用是将组织内部细胞之间相互粘着,在细胞内参与许多重要的细胞生理活动,如传导、参与肌肉细胞收缩等。在悬浮培养时,为了减少细胞的聚集和附着,要减少Ca2+的浓度。Mg2+是构成细胞间质的重要成分,对于细胞间相互稳定结合有很重要的意义。磷的化合物对细胞物质代谢和生理功能调控有重要作用。

其他成分:表皮生长因子、胰岛素、多肽、核苷、嘌呤等。可帮助细胞的克隆化培养及维持某些特殊细胞系的生长。

  

 

血清的应用
 
04

血清:用于细胞培养的血清主要是牛血清,培养某些特殊细胞也用人血清、马血清等。选择用牛血清培养细胞的原因主要是来源充足、制备技术成熟、经过长期的实际应用人们对其有比较深入的理解。

牛血清可分为胎牛血清、新牛血清、小牛血清。胎牛血清应取自剖腹产的胎牛。新牛血清取自出生24小时之内的新生牛。小牛血清取自出生10~30 天的小牛。其中,胎牛血清品质好是因为胎牛还未接触外界,血清中所含的抗体、补体等对细胞有害的成分最少。牛血清对绝大多数哺乳动物细胞都是适合的,但并不排除在培养某种细胞时使用其他动物血清更合适。牛血清中含有丰富的细胞生长必须的营养成份,具有极为重要的功能。

血清的主要作用:1) 提供基本营养物质:氨基酸、维生素、无机物、脂类物质、核酸衍生物等,是细胞生长必须的物质。2) 提供激素和各种生长因子:胰岛素、肾上腺皮质激素(Cortisol、地塞米松)、类固醇激素(雌二醇、睾酮、孕酮)等。生长因子如成纤维细胞生长因子、表皮生长因子、血小板生长因子等。3) 提供结合蛋白:结合蛋白作用是携带重要的低分子量物质,如白蛋白携带维生素、脂肪、以及激素等,转铁蛋白携带铁。结合蛋白在细胞代谢过程中起重要作用。4) 提供促接触和伸展因子使细胞贴壁免受机械损伤,对培养中的细胞起到某些保护作用。

血清的优点和缺点:血清是非常复杂的混合物,成分多样,含有各种生理平衡的分子量差别很大的生物分子,有的对细胞生长有促进作用,如含有携带激素、矿物质、微量元素和脂类物质的转运蛋白等。血清能够提供细胞贴壁因子和扩散因子。血清中含有起稳定作用和解毒的因子,能够维持培养基的pH 值并抑制蛋白酶直接或间接的酶解。

但是,血清的加入也带来了很多问题:1) 血清的成份可能有几百种之多,目前对其准确的成份、含量及其作用机制仍不清楚,尤其是对其中一些多肽类生长因子、激素和脂类等尚未充分认识,这给研究工作带来许多困难。2) 血清都是批量生产,各批量之间差异很大,而且血清保存期至多一年,因此,要保证每批血清的相似性极为困难,从而使实验的标准化和连续性受到限制。3) 不能排除血清中含有易变物质。4) 对大多数细胞,在体内状态,血清不是它们接触的生理学液体,只是在损伤愈合以及血液凝固过程中才接触血清,因此使用血清有可能改变某种细胞在体内的正常状态,血清可能促进某些细胞的生长(成纤维细胞)同时抑制另一类细胞生长(表皮细胞)。5) 血清含一些对细胞产生毒性的物质,如多胺氧化酶,能与来自高度繁殖细胞的多胺反应(如精胺、亚精胺)形成有细胞毒性作用的聚精胺。补体、抗体、细菌毒素等都会影响细胞生长,甚至造成细胞死亡。6) 取材中可能带入支原体、病毒,对细胞产生潜在影响。7) 血清的使用使得实验和生产的标准化困难,其中的蛋白质使得某些转基因蛋白生物药品生产中分离纯化工作很难完成。8) 大规模生产中,血清来源越来越困难,价格昂贵,是构成生产成本的主要部分之一。9) 为了使与传染源相关的风险减少到minimum,存在多个国家间限制进出口生物材料的国际法规。

 

 

细胞培养基产品举例
 
05

货号 产品名称 规格
Gibco进口部分
11875093 RPMI 1640 Medium 500ml
11965092 DMEM,高糖 500ml
11995065 DMEM,高糖,含丙酮酸盐 500ml
11330032 DMEM/F-12,HEPES 500ml
11090081 MEM,不含谷氨酰胺 500ml
16600082 McCoy's 5A (改良)培养基 500ml
14200075 DPBS (10X),无钙、无镁 500ml
31985070 Opti-MEM™ I 减血清培养基 500ml
15140122 青霉素-链霉素(10,000 U/mL) 100 ml
25200072 胰蛋白酶-EDTA (0.25%),含酚红 500ml
25200056 胰蛋白酶-EDTA (0.25%),含酚红 100 ml
12561049 MEM α,无核苷 1000ml
17504044 B-27™ Supplement (50X), serum free 10ml
17504001 B-27™ Supplement (50X), serum free 100 mL
17502048 N-2 添加剂 (100X) 5ml
17502001 N-2 添加剂 (100X) 50ml
17101015 II 型胶原酶,粉末 1g
17104019 IV 型胶原酶,粉末 1g
12440053 IMDM 500ml
10270106 南美血清 500ml
10099141 澳洲胎牛血清 500ml
10099141C Fetal Bovine Serum, 澳洲胎牛血清 500ml
21127022 Ham's F-12K (Kaighn's) 培养基 500ml
14190144 DPBS,无钙、无镁 500ml
11095080 MEM 500ml
10010023 PBS,pH 7.4 500ml
Gibco国产部分
C11995500BT DMEM basic (1X) 500ml
C11875500BT RPMI Medium 1640 basic (1X) 500ml
C10010500BT PBS pH 7.4 basic (1X) 500ml
C12571500BT MEM Alpha basic (1X) 500ml
C11330500BT DMEM/F-12,HEPES 500ml
C11885500BT DMEM,低糖,含丙酮酸盐 500ml
C11965500BT DMEM,高糖 500ml
C11095500BT MEM 500ml
C11765500BT Ham's F-12 Nutrient Mix 500ml
C11150500BT 199 培养基,Earle's 平衡盐 500ml
附带:Corning耗材(部分
3516 6孔细胞培养板 50块/箱,1块/包
3513 12孔细胞培养板 50块/箱,1块/包
3524
24孔细胞培养板 100块/箱,1块/包
3548 48孔细胞培养板 100块/箱,1块/包
3599 96孔细胞培养板 100块/箱,1块/包
3799 96孔U底细胞培养板 50块/箱,1块/包
430165 35mm细胞培养皿 25包/箱,20个/包
430166 60mm细胞培养皿 25包/箱,20个/包
430167 100mm细胞培养皿 25包/箱,20个/包
430599 150mm细胞培养皿 12包/箱,5个/包
430168 25cm正方斜口细胞培养瓶 25包/箱,20个/包
430639 25cm正方透气盖斜口细胞培养瓶 10包/箱,20个/包
430720 75cm正方黄盖斜口细胞培养瓶 20包/箱,5个/包
430641 75cm正方透气盖斜口细胞培养瓶 20包/箱,5个/包
430823 150cm正方斜口细胞培养瓶 10包/箱,5个/包
430825 150cm正方透气盖斜口细胞培养瓶 10包/箱,5个/包

   

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