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细胞培养基最全介绍!真的不点进来看看嘛!
发布日期:2022.09.19

 

 

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细胞培养基是盐、碳水化合物、维生素、氨基酸、代谢前体、生长因子、激素和微量元素的复杂混合物。不同细胞系对这些成分的要求各不相同,因此产生了不同类型的培养基。碳水化合物主要以葡萄糖的形式提供。在某些情况下,用半乳糖代替葡萄糖以减少乳酸的积累,因为半乳糖的代谢速度较慢。其他碳源包括氨基酸(特别是L-谷氨酰胺)和丙酮酸。

 

除了提供营养物质,培养基还能够维持培养系统中的pH值和渗透压。pH值由1个或多个缓冲系统维持,常见的有:CO₂/碳酸氢钠、磷酸盐和HEPES。通常情况下,会在培养基中加入酚红作为pH值指示剂,监测pH值的变化。

 

 

常用的培养基

 

 

01
MEM培养基

是一种添加了营养物的最低必需培养基,仅含有12种必需氨基酸、L-谷氨酰胺和8种维生素,含糖量为1g/L。MEM是一种最基础、最常用的细胞培养基,主要应用于贴壁细胞的培养,在添加血清后,可用于培养多种单层生长的细胞,如成纤维细胞。修改配方后的a-MEM则可广泛应用于各种哺乳动物悬浮和贴壁细胞培养。

02
DMEM培养基

氨基酸含量是MEM的两倍,维生素含量是MEM的4倍,以及硝酸铁、丙酮酸钠和一些补充氨基酸。此外,DMEM分为低糖型和高糖型,葡萄糖含量分别为1g/L和4.5g/L。(低糖适于依赖性贴壁细胞培养,特别适用于生长速度快、附着性较差的肿瘤细胞培养;高糖更适合高密度悬浮细胞培养,也适用于附着性较差,但又不希望它脱离原来生长点的克隆培养,也可用于杂交瘤中骨髓瘤细胞和DNA转染的转化细胞的培养。)

03
IMDM培养基

用于淋巴细胞和杂交瘤细胞的生长。与DMEM相比,添加了HEPES和硒,硝酸钾取代了硝酸铁,并且含有更多的氨基酸、维生素和无机盐。

04
Ham 's F-12K培养基

用于支持原代细胞的生长和分化。F-12K增加了氨基酸、丙酮酸、生物素、钙、镁、腐胺和酚红的含量。

05
DMEM/F12培养基

DMEM和F12的1:1混合物,能够在低血清条件下支持多种哺乳动物细胞的培养,在此培养基中成功培养的细胞包括:MDCK、神经胶质细胞、成纤维细胞和人内皮细胞等。

06
McCoy’s 5A培养基

广泛用于多种原代细胞及细胞系的培养,如来源于骨髓、皮肤、脾脏、肾脏和肺等组织的哺乳动物原代细胞。

07
RPMI-1640培养基

是在McCoy’5A的基础上进行改良研发出的,最初用于人白血病细胞的悬浮培养,后来发现也适用于HeLa、MCF-7、PC12、外周血单核细胞(B/T淋巴细胞)和星形细胞的培养。RPMI 1640与其它培养基的区别是含有还原型谷胱甘肽和高浓度维生素。此外还含有含有MEM、DMEM中不含的生物素、维生素B12和对氨基苯。

08
L15培养基

L-15培养基的配方中不含用于CO2平衡环境的碳酸盐缓冲系统, 而是用磷酸盐、L-精氨酸、L-组氨酸和 L-半胱氨酸作为缓冲剂。用半乳糖和丙酮酸钠代替葡萄糖以防止乳酸的形成。可以在无CO2培养箱中进行细胞培养,或者拧紧瓶盖培养。

 

 

赛库在售基础培养基产品目录

 
 

 

CM2001 L-15培养基 Leibovitz's L-15 Medium
CM2002 5A培养基 McCoy's 5a Medium
CM2003 Alpha MEM培养基 Alpha MEM Medium
CM2004 F-12K培养基 Ham's F-12K Medium
CM2005 DMEM/F-12(不含酚红)培养基 DMEM/F-12(no phenol red) Medium
CM2006 1640(改良型)培养基 RPMI 1640 Medium(modification)
CM2007 DMEM(改良型)培养基 DMEM Medium(modification)
CM2008 Grace's昆虫细胞培养基 Grace's Insect Medium
CM2009 K-SFM培养基 Defined Keratinocyte-SFM ,Serum-Free
CM2010 气道上皮培养基 Airway-Epi Medium
CM2011 IMDM培养基 IMDM Medium
CM2012 DMEM/F12培养基 DMEM/F12  Medium
CM2013 F12培养基 HAM’s F12 Medium
CM2014 M199培养基 Medium 199
CM2015 MEM 培养基 MEM Medium
CM2016 DMEM(高糖)培养基 DMEM Medium(high glucose)
CM2017 RPMI 1640培养基 RPMI 1640 Medium
CM2019 Waymouth培养基 Waymouth's Medium
CM2020 DMEM(低糖)培养基 DMEM Medium(low glucose)

 

 

培养基体系主要成分及功能介绍

 

 
 

   葡萄糖:用于细胞能量代谢。

 

  CO2细胞需要少量的二氧化碳来维持生长。

在培养基中,溶解的CO₂与碳酸氢盐离子处于平衡状态,许多培养基利用了这种CO₂/碳酸氢盐反应来缓冲培养基的pH值。CO₂溶解在培养基中,与水反应生成碳酸。随着细胞代谢产生更多的CO₂,随着下面的化学反应向右驱动,介质的pH值下降:

image.png

通过向培养基中添加碳酸氢钠,可使pH值维持在7.2 ~ 7.4的最佳范围:

image.png

 

  酚红:用于监测培养基的pH值。

在细胞生长过程中,由于细胞释放的代谢物改变了pH值,培养基的颜色也随之改变。在较低的pH值下,酚红会变成中黄色,而在较高的pH值下,它会变成中紫色。对于大多数培养体系(pH为7.2 ~ 7.4),培养基应为鲜红色。(部分特殊培养基不添加酚红,例如对雌激素敏感的乳腺组织细胞,酚红会发挥跟类固醇相似的功能从而影响细胞。)

 

  L-谷氨酰胺:

几乎是所有哺乳动物和昆虫细胞所必需的氨基酸,用于合成蛋白质,参与核酸代谢。它相比其他氨基酸更不稳定,容易降解,降解的速率和程度与储存温度、时间和pH值有关。

 

  非必需氨基酸NEAA

所有的培养基配方都含有10种必需氨基酸以及半胱氨酸、谷氨酰胺和酪氨酸。在一些培养基中还需要加入其他非必需氨基酸(丙氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、甘氨酸、谷氨酸、脯氨酸和丝氨酸)可以减少细胞的代谢负担,从而增加细胞增殖。

 

  丙酮酸钠:

丙酮酸是糖酵解过程中的中间有机酸代谢物,可以轻易地进出细胞,可以为合成代谢过程提供能量来源和碳骨架。大多数培养基中丙酮酸钠的最终浓度为1mM,但在L-15培养基中增加到5mM,方便在无CO2环境中使用。

 

 

常见的培养基添加因子

 

 
 
青霉素-链霉素(双抗生素)
 

用于预防细胞污染

 
 
胰岛素
 

作为细胞培养的添加剂,可促进细胞增殖、延长细胞寿命,增加蛋白和核酸的表达量。

 
 
胰岛素-转铁蛋白-硒添加剂(ITS)
 

可降低多种细胞常规维持和低密度贴壁培养时所需的胎牛血清浓度。

 
 
地塞米松
 

一种抗炎糖皮质素,对细胞存活、细胞信号传导和基因表达具有一系列的影响。用于研究细胞凋亡、细胞信号传导通路和基因表达。

 
 
氢化可的松
 

促进表皮上皮细胞和乳腺上皮细胞增殖生长,提高神经胶质细胞和成纤维细胞的克隆形成率。

 
 
白细胞介素2(IL-2)
 

IL-2作为T细胞生长因子,可增强NK细胞的细胞溶解活性,并促进B细胞产生免疫球蛋白。常用于NK92细胞的培养。

 

 

赛库在售培养基添加因子产品目录

 
 

 

CM1005 青霉素-链霉素(双抗),100X Penicillin-Streptomycin,100X
CM1006 胰酶 EDTA溶液(0.25%),含酚红 Trypsin-EDTA(0.25%), phenol red
CM1007 重组人胰岛素,干粉 Recombinant Human Insulin, powder
CM1008S 非必须氨基酸(NEAA),100X Non-Essential Amino Acids Solution, 100X
CM1009 100 mM 丙酮酸钠 ,100X 100 mM Sodium Pyruvate,100X
CM1010 L-谷氨酰胺(200 mM) L-Glutamine(200 mM)
CM1011 氢化可的松(0.4mg/ml) Hydrocortisone(0.4mg/ml)
CM1013 重组人表皮生长因子(20ug/ml) Recombinant Human EGF(20ug/ml)
CM1014 重组人白介素2(100U/ul) Recombinant Human IL-2(100U/ul)
CM1015 肾上腺素(100mM) Epinephrine(100mM)
CM1019 地塞米松(40ug/ml) 地塞米松(40ug/ml)
CM1024 嘌呤霉素Puromycin(1mg/ml) 嘌呤霉素Puromycin(1mg/ml)

 

 

注意事项
 
 
 
 
 

添加剂通常制备为100×(或更高)的原液,分装储存。

 

添加剂可以改变培养基的渗透压,建议在加入添加剂后,重新检查渗透压,大多数脊椎动物细胞系的最佳渗透压位于260 - 320 mOSM/kg之间。

 

添加补剂后,完全培养基的有效期应根据实际情况来确定。例如,普通完全培养基有效期为1~2个月,而添加有胰岛素的完全培养基,根据胰岛素的降解速度,有效期缩短至2周。

 

在-80℃或以下冷冻培养基会使一些生长因子和维生素从溶液中析出。即使加热到37ºC,解冻后也很难让这些成分回到溶液中。建议将培养基避光储存在4ºC。

 

每株细胞建议使用ATCC等数据库或原购买所推荐的培养体系,避免细胞因为培养基的改变,导致生长状态不佳、形态改变或分化等情况的发生。

 

 

常见的问题:
 
 
 
 
 

培养基使用效果不佳:应定期确认培养基有效期,并确认是否使用细胞相应的培养基,培养基使用不当会影响细胞状态。例如,293T需用高糖DMEM培养,而THP-1则需要用RPMI 1640培养!

 

培养基使用时应储存于4ºC并分装,避免反复升温加速谷氨酰胺的降解。

 

不同培养基由于成分不同,颜色也不尽相同,例如DMEM呈鲜红色,而MEM呈粉红色。

 

细胞培养过程中,可根据细胞培养基颜色变化,对培养状态进行分析,当培养基显著变橙色甚至黄色时,说明细胞代谢产生了大量酸性物质,需及时更换新鲜的完全培养基。

 

培养基开封,或者培养皿/瓶从培养箱中取出时,由于和空气发生气体交换,颜色会变为紫红色,放到CO2培养箱中即可恢复pH值,颜色变为正常的鲜红色。

 

 

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