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細胞培養(yǎng)基是人工模擬細胞在體內(nèi)生長的營養(yǎng)環(huán)境,并提供細胞營養(yǎng)和促進細胞生長增殖的基礎物質(zhì)。細胞培養(yǎng)基是細胞培養(yǎng)的基礎,它為動物細胞的健康快速成長提供營養(yǎng)物質(zhì)。所以,只要用到細胞進行生物技術(shù)產(chǎn)品的生產(chǎn)制造,就勢必少不了細胞培養(yǎng)基。培養(yǎng)液或培養(yǎng)基,英文都是medium。當它是粉劑時,傾向性地稱為培養(yǎng)基,而將粉劑配成液體后,多稱為培養(yǎng)液。培養(yǎng)液中常需補加血清、抗生素等成分。
培養(yǎng)基主要有:天然細胞培養(yǎng)基、合成細胞培養(yǎng)基和無血清細胞培養(yǎng)基等。
天然細胞培養(yǎng)基是人們早期采用的細胞培養(yǎng)基,直接取自于動物組織提取液或體液,如血漿凝塊、血清、淋巴液、胚胎浸出液等。營養(yǎng)價值高,但成分復雜,差異大、不穩(wěn)定,來源也受限制。水解乳蛋白和膠原是兩種較好的天然培養(yǎng)基,富含氨基酸。血清是天然培養(yǎng)基中有效的培養(yǎng)添加物,但其組成成分復雜,其中一些成分與功能不明確。血清的來源有胎牛血清、小?;虺膳Q濉ⅠR血清、雞血清、羊血清及人血清,廣泛應用的為胎牛血清和小牛血清。
合成細胞培養(yǎng)基是用化學成分明確的試劑配制的培養(yǎng)基,組分穩(wěn)定,主要包括糖類、必需氨基酸、維生素、無機鹽類等。1950年,Morgan成功研制出具有確定化學成分的細胞培養(yǎng)液,即M199培養(yǎng)基,可用于培養(yǎng)多種種屬來源的細胞。1951年,Harry Eagle研發(fā)了動物細胞體外生長的人工合成培養(yǎng)基,即Eagle's minimum essential medium基(MEM培養(yǎng)基),是目前使用廣泛的合成細胞培養(yǎng)基之一。合成細胞培養(yǎng)基發(fā)展至今已有幾十種,除了沿用半個世紀的基礎合成細胞培養(yǎng)基之外,近年來還出現(xiàn)了營養(yǎng)成分更加豐富的低血清細胞培養(yǎng)基。
在細胞培養(yǎng)中,需要根據(jù)細胞種類和培養(yǎng)條件的不同選擇合適的合成細胞培養(yǎng)基。目前,在動物細胞培養(yǎng)中常用的基礎細胞培養(yǎng)基有BME、MEM、DMEM、RPMI-1640、Ham F12、M199 等。由于天然培養(yǎng)基的一些營養(yǎng)成分不能被合成細胞培養(yǎng)基*代替,因此一般需在合成細胞培養(yǎng)基中添加5%~10%的胎牛血清。胎牛血清的加入對細胞培養(yǎng)非常有效,但胎牛血清的成分復雜,這對培養(yǎng)產(chǎn)物的分離、純化和檢測會帶來一定的不便,為減少胎牛血清的影響,開發(fā)了營養(yǎng)成分更加豐富的低血清細胞培養(yǎng)基,可以將胎牛血清的使用量降低到1~3%。
無血清細胞培養(yǎng)基(serum free medium, SFM)是指在使用中無需添加血清的細胞培養(yǎng)基,且其組成成分不含有任何動物組分。按照其組分分類,還可以分為無動物組分無血清細胞培養(yǎng)基和化學限定無血清細胞培養(yǎng)基,前者組分中可能含有某些植物來源成分,而后者*由化學成分明確的組分組成。
其中,無動物組分無血清細胞培養(yǎng)基是目前在生物制藥行業(yè)中應用廣泛的,它提高了細胞培養(yǎng)的質(zhì)量,避免了使用血清帶來的麻煩。目前,已有多種無血清培養(yǎng)基上市,如雜交瘤細胞無血清培養(yǎng)基、CHO細胞無血清培養(yǎng)基、Vero細胞無血清培養(yǎng)基和NS0 細胞無血清培養(yǎng)基等。無血清培養(yǎng)基通常添加生長附加成分,如激素與生長因子、低分子營養(yǎng)成分和轉(zhuǎn)鐵蛋白等促細胞生長的附加成分,一般包括胰島素、孕酮、sodium selenate、腐胺、轉(zhuǎn)鐵蛋白等。
細胞培養(yǎng)基的主要成分是氨基酸、維生素、碳水化合物、無機鹽和其它一些輔助物質(zhì)。人工合成培養(yǎng)基使用時還需添加一定量的血清使細胞生長和繁殖。
氨基酸:組成蛋白質(zhì)的基本單位。不同的細胞對氨基酸的需求各異,但幾種必需氨基酸細胞自身不能合成,必須依靠培養(yǎng)液提供,如組氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、色氨酸、纈氨酸、半胱氨酸、酪氨酸等。其余非必需氨基酸,細胞可以自己合成,或通過轉(zhuǎn)氨作用由其他物質(zhì)轉(zhuǎn)化而來。絕大部分細胞對谷氨酰胺有較高的要求,因為谷氨酰胺是作為能源及碳源物質(zhì)同時被細胞利用,是細胞合成核酸和蛋白質(zhì)必需的氨基酸,在缺少谷氨酰胺時,細胞生長不良而死亡,所以各種培養(yǎng)液中都含有較多的谷氨酰胺。細胞所能利用的氨基酸是L型同分異構(gòu)體,D型氨基酸不能被利用。
維生素:維持細胞生長的一種生物活性物質(zhì),對細胞代謝有重大作用。它們在細胞中大多形成酶的輔基或輔酶,沒有它們,酶便沒有活性,代謝活動將無法進行。維生素分為水溶和脂溶兩大類,培養(yǎng)液中直接采用ATP和CoA。
葡萄糖:大部分培養(yǎng)基都以葡萄糖作為能量來源之一。
無機鹽:維持培養(yǎng)基滲透壓平衡,參與細胞的代謝活動。主要有Na+、K+、Ca2+、Mg2+ 等。Na+是細胞外液中最主要的陽離子,對維持滲透壓的恒定有決定性的作用。K+主要分布在細胞內(nèi)液,細胞內(nèi)K+對于激活某些酶是必需的,并在調(diào)節(jié)細胞內(nèi)環(huán)境的酸堿平衡上也有極重要意義。Ca2+在細胞外液中的作用是將組織內(nèi)部細胞之間相互粘著,在細胞內(nèi)參與許多重要的細胞生理活動,如傳導、參與肌肉細胞收縮等。在懸浮培養(yǎng)時,為了減少細胞的聚集和附著,要減少Ca2+的濃度。Mg2+是構(gòu)成細胞間質(zhì)的重要成分,對于細胞間相互穩(wěn)定結(jié)合有很重要的意義。磷的化合物對細胞物質(zhì)代謝和生理功能調(diào)控有重要作用。
其他成分:表皮生長因子、胰島素、多肽、核苷、嘌呤等??蓭椭毎目寺』囵B(yǎng)及維持某些特殊細胞系的生長。
血清: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。選擇用牛血清培養(yǎng)細胞的原因主要是來源充足、制備技術(shù)成熟、經(jīng)過長期的實際應用人們對其有比較深入的理解。
牛血清可分為胎牛血清、新牛血清、小牛血清。胎牛血清應取自剖腹產(chǎn)的胎牛。新牛血清取自出生24小時之內(nèi)的新生牛。小牛血清取自出生10~30 天的小牛。其中,胎牛血清品質(zhì)好是因為胎牛還未接觸外界,血清中所含的抗體、補體等對細胞有害的成分最少。牛血清對絕大多數(shù)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。牛血清中含有豐富的細胞生長必須的營養(yǎng)成份,具有極為重要的功能。
血清的主要作用:1) 提供基本營養(yǎng)物質(zhì):氨基酸、維生素、無機物、脂類物質(zhì)、核酸衍生物等,是細胞生長必須的物質(zhì)。2) 提供激素和各種生長因子:胰島素、腎上腺皮質(zhì)激素(Cortisol、地塞米松)、類固醇激素(雌二醇、睪酮、孕酮)等。生長因子如成纖維細胞生長因子、表皮生長因子、血小板生長因子等。3) 提供結(jié)合蛋白:結(jié)合蛋白作用是攜帶重要的低分子量物質(zhì),如白蛋白攜帶維生素、脂肪、以及激素等,轉(zhuǎn)鐵蛋白攜帶鐵。結(jié)合蛋白在細胞代謝過程中起重要作用。4) 提供促接觸和伸展因子使細胞貼壁免受機械損傷,對培養(yǎng)中的細胞起到某些保護作用。
血清的優(yōu)點和缺點:血清是非常復雜的混合物,成分多樣,含有各種生理平衡的分子量差別很大的生物分子,有的對細胞生長有促進作用,如含有攜帶激素、礦物質(zhì)、微量元素和脂類物質(zhì)的轉(zhuǎn)運蛋白等。血清能夠提供細胞貼壁因子和擴散因子。血清中含有起穩(wěn)定作用和解毒的因子,能夠維持培養(yǎng)基的pH 值并抑制蛋白酶直接或間接的酶解。
但是,血清的加入也帶來了很多問題:1) 血清的成份可能有幾百種之多,目前對其準確的成份、含量及其作用機制仍不清楚,尤其是對其中一些多肽類生長因子、激素和脂類等尚未充分認識,這給研究工作帶來許多困難。2) 血清都是批量生產(chǎn),各批量之間差異很大,而且血清保存期至多一年,因此,要保證每批血清的相似性極為困難,從而使實驗的標準化和連續(xù)性受到限制。3) 不能排除血清中含有易變物質(zhì)。4) 對大多數(shù)細胞,在體內(nèi)狀態(tài),血清不是它們接觸的生理學液體,只是在損傷愈合以及血液凝固過程中才接觸血清,因此使用血清有可能改變某種細胞在體內(nèi)的正常狀態(tài),血清可能促進某些細胞的生長(成纖維細胞)同時抑制另一類細胞生長(表皮細胞)。5) 血清含一些對細胞產(chǎn)生毒性的物質(zhì),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。6) 取材中可能帶入支原體、病毒,對細胞產(chǎn)生潛在影響。7) 血清的使用使得實驗和生產(chǎn)的標準化困難,其中的蛋白質(zhì)使得某些轉(zhuǎn)基因蛋白生物藥品生產(chǎn)中分離純化工作很難完成。8) 大規(guī)模生產(chǎn)中,血清來源越來越困難,價格昂貴,是構(gòu)成生產(chǎn)成本的主要部分之一。9) 為了使與傳染源相關(guān)的風險減少到minimum,存在多個國家間限制進出口生物材料的國際法規(guī)。
貨號 | 產(chǎn)品名稱 | 規(guī)格 |
Gibco進口(部分) | ||
11875093 | RPMI 1640 Medium | 500ml |
11965092 | DMEM,高糖 | 500ml |
11995065 | DMEM,高糖,含丙酮酸鹽 | 500ml |
11330032 | DMEM/F-12,HEPES | 500ml |
11090081 | MEM,不含谷氨酰胺 | 500ml |
16600082 | McCoy's 5A (改良)培養(yǎng)基 | 500ml |
14200075 | DPBS (10X),無鈣、無鎂 | 500ml |
31985070 | Opti-MEM™ I 減血清培養(yǎng)基 | 500ml |
15140122 | 青霉素-鏈霉素(10,000 U/mL) | 100 ml |
25200072 | 胰蛋白酶-EDTA (0.25%),含酚紅 | 500ml |
25200056 | 胰蛋白酶-EDTA (0.25%),含酚紅 | 100 ml |
12561049 | MEM α,無核苷 | 1000ml |
17504044 | B-27™ Supplement (50X), serum free | 10ml |
17504001 | B-27™ Supplement (50X), serum free | 100 mL |
17502048 | N-2 添加劑 (100X) | 5ml |
17502001 | N-2 添加劑 (100X) | 50ml |
17101015 | II 型膠原酶,粉末 | 1g |
17104019 | IV 型膠原酶,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) 培養(yǎng)基 | 500ml |
14190144 | DPBS,無鈣、無鎂 | 500ml |
11095080 | MEM | 500ml |
10010023 | PBS,pH 7.4 | 500ml |
Gibco國產(chǎn)(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,含丙酮酸鹽 | 500ml |
C11965500BT | DMEM,高糖 | 500ml |
C11095500BT | MEM | 500ml |
C11765500BT | Ham's F-12 Nutrient Mix | 500ml |
C11150500BT | 199 培養(yǎng)基,Earle's 平衡鹽 | 500ml |
附帶:Corning耗材(部分) | ||
3516 | 6孔細胞培養(yǎng)板 | 50塊/箱,1塊/包 |
3513 | 12孔細胞培養(yǎng)板 | 50塊/箱,1塊/包 |
3524 | 24孔細胞培養(yǎng)板 | 100塊/箱,1塊/包 |
3548 | 48孔細胞培養(yǎng)板 | 100塊/箱,1塊/包 |
3599 | 96孔細胞培養(yǎng)板 | 100塊/箱,1塊/包 |
3799 | 96孔U底細胞培養(yǎng)板 | 50塊/箱,1塊/包 |
430165 | 35mm細胞培養(yǎng)皿 | 25包/箱,20個/包 |
430166 | 60mm細胞培養(yǎng)皿 | 25包/箱,20個/包 |
430167 | 100mm細胞培養(yǎng)皿 | 25包/箱,20個/包 |
430599 | 150mm細胞培養(yǎng)皿 | 12包/箱,5個/包 |
430168 | 25cm正方斜口細胞培養(yǎng)瓶 | 25包/箱,20個/包 |
430639 | 25cm正方透氣蓋斜口細胞培養(yǎng)瓶 | 10包/箱,20個/包 |
430720 | 75cm正方黃蓋斜口細胞培養(yǎng)瓶 | 20包/箱,5個/包 |
430641 | 75cm正方透氣蓋斜口細胞培養(yǎng)瓶 | 20包/箱,5個/包 |
430823 | 150cm正方斜口細胞培養(yǎng)瓶 | 10包/箱,5個/包 |
430825 | 150cm正方透氣蓋斜口細胞培養(yǎng)瓶 | 10包/箱,5個/包 |
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