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細(xì)胞培養(yǎng)基是人工模擬細(xì)胞在體內(nèi)生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)環(huán)境,并提供細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)和促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)增殖的基礎(chǔ)物質(zhì)。細(xì)胞培養(yǎng)基是細(xì)胞培養(yǎng)的基礎(chǔ),它為動(dòng)物細(xì)胞的健康快速成長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。所以,只要用到細(xì)胞進(jìn)行生物技術(shù)產(chǎn)品的生產(chǎn)制造,就勢(shì)必少不了細(xì)胞培養(yǎng)基。培養(yǎng)液或培養(yǎng)基,英文都是medium。當(dāng)它是粉劑時(shí),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(bǔ)加血清、抗生素等成分。
培養(yǎng)基主要有:天然細(xì)胞培養(yǎng)基、合成細(xì)胞培養(yǎng)基和無(wú)血清細(xì)胞培養(yǎng)基等。
天然細(xì)胞培養(yǎng)基是人們?cè)缙诓捎玫募?xì)胞培養(yǎng)基,直接取自于動(dòng)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(yíng)養(yǎng)價(jià)值高,但成分復(fù)雜,差異大、不穩(wěn)定,來(lái)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(fù)雜,其中一些成分與功能不明確。血清的來(lái)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(yīng)用的為胎牛血清和小牛血清。
合成細(xì)胞培養(yǎng)基是用化學(xué)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(wú)機(jī)鹽類等。1950年,Morgan成功研制出具有確定化學(xué)成分的細(xì)胞培養(yǎng)液,即M199培養(yǎng)基,可用于培養(yǎng)多種種屬來(lái)源的細(xì)胞。1951年,Harry Eagle研發(fā)了動(dòng)物細(xì)胞體外生長(zhǎng)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(xì)胞培養(yǎng)基之一。合成細(xì)胞培養(yǎng)基發(fā)展至今已有幾十種,除了沿用半個(gè)世紀(jì)的基礎(chǔ)合成細(xì)胞培養(yǎng)基之外,近年來(lái)還出現(xiàn)了營(yíng)養(yǎng)成分更加豐富的低血清細(xì)胞培養(yǎng)基。
在細(xì)胞培養(yǎng)中,需要根據(jù)細(xì)胞種類和培養(yǎng)條件的不同選擇合適的合成細(xì)胞培養(yǎng)基。目前,在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)中常用的基礎(chǔ)細(xì)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(yíng)養(yǎng)成分不能被合成細(xì)胞培養(yǎng)基*代替,因此一般需在合成細(xì)胞培養(yǎng)基中添加5%~10%的胎牛血清。胎牛血清的加入對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)非常有效,但胎牛血清的成分復(fù)雜,這對(duì)培養(yǎng)產(chǎn)物的分離、純化和檢測(cè)會(huì)帶來(lái)一定的不便,為減少胎牛血清的影響,開發(fā)了營(yíng)養(yǎng)成分更加豐富的低血清細(xì)胞培養(yǎng)基,可以將胎牛血清的使用量降低到1~3%。
無(wú)血清細(xì)胞培養(yǎng)基(serum free medium, SFM)是指在使用中無(wú)需添加血清的細(xì)胞培養(yǎng)基,且其組成成分不含有任何動(dòng)物組分。按照其組分分類,還可以分為無(wú)動(dòng)物組分無(wú)血清細(xì)胞培養(yǎng)基和化學(xué)限定無(wú)血清細(xì)胞培養(yǎng)基,前者組分中可能含有某些植物來(lái)源成分,而后者*由化學(xué)成分明確的組分組成。
其中,無(wú)動(dòng)物組分無(wú)血清細(xì)胞培養(yǎng)基是目前在生物制藥行業(yè)中應(yīng)用廣泛的,它提高了細(xì)胞培養(yǎng)的質(zhì)量,避免了使用血清帶來(lái)的麻煩。目前,已有多種無(wú)血清培養(yǎng)基上市,如雜交瘤細(xì)胞無(wú)血清培養(yǎng)基、CHO細(xì)胞無(wú)血清培養(yǎng)基、Vero細(xì)胞無(wú)血清培養(yǎng)基和NS0 細(xì)胞無(wú)血清培養(yǎng)基等。無(wú)血清培養(yǎng)基通常添加生長(zhǎng)附加成分,如激素與生長(zhǎng)因子、低分子營(yíng)養(yǎng)成分和轉(zhuǎn)鐵蛋白等促細(xì)胞生長(zhǎng)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(xì)胞培養(yǎng)基的主要成分是氨基酸、維生素、碳水化合物、無(wú)機(jī)鹽和其它一些輔助物質(zhì)。人工合成培養(yǎng)基使用時(shí)還需添加一定量的血清使細(xì)胞生長(zhǎng)和繁殖。
氨基酸:組成蛋白質(zhì)的基本單位。不同的細(xì)胞對(duì)氨基酸的需求各異,但幾種必需氨基酸細(xì)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(xì)胞可以自己合成,或通過(guò)轉(zhuǎn)氨作用由其他物質(zhì)轉(zhuǎn)化而來(lái)。絕大部分細(xì)胞對(duì)谷氨酰胺有較高的要求,因?yàn)楣劝滨0肥亲鳛槟茉醇疤荚次镔|(zhì)同時(shí)被細(xì)胞利用,是細(xì)胞合成核酸和蛋白質(zhì)必需的氨基酸,在缺少谷氨酰胺時(shí),細(xì)胞生長(zhǎng)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(xì)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(xì)胞生長(zhǎng)的一種生物活性物質(zhì),對(duì)細(xì)胞代謝有重大作用。它們?cè)诩?xì)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(dòng)將無(wú)法進(jìn)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(lái)源之一。
無(wú)機(jī)鹽:維持培養(yǎng)基滲透壓平衡,參與細(xì)胞的代謝活動(dòng)。主要有Na+、K+、Ca2+、Mg2+ 等。Na+是細(xì)胞外液中最主要的陽(yáng)離子,對(duì)維持滲透壓的恒定有決定性的作用。K+主要分布在細(xì)胞內(nèi)液,細(xì)胞內(nèi)K+對(duì)于激活某些酶是必需的,并在調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的酸堿平衡上也有極重要意義。Ca2+在細(xì)胞外液中的作用是將組織內(nèi)部細(xì)胞之間相互粘著,在細(xì)胞內(nèi)參與許多重要的細(xì)胞生理活動(dòng),如傳導(dǎo)、參與肌肉細(xì)胞收縮等。在懸浮培養(yǎng)時(shí),為了減少細(xì)胞的聚集和附著,要減少Ca2+的濃度。Mg2+是構(gòu)成細(xì)胞間質(zhì)的重要成分,對(duì)于細(xì)胞間相互穩(wěn)定結(jié)合有很重要的意義。磷的化合物對(duì)細(xì)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(zhǎng)因子、胰島素、多肽、核苷、嘌呤等??蓭椭?xì)胞的克隆化培養(yǎng)及維持某些特殊細(xì)胞系的生長(zhǎng)。
血清:用于細(xì)胞培養(yǎng)的血清主要是牛血清,培養(yǎng)某些特殊細(xì)胞也用人血清、馬血清等。選擇用牛血清培養(yǎng)細(xì)胞的原因主要是來(lái)源充足、制備技術(shù)成熟、經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)際應(yīng)用人們對(duì)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(yīng)取自剖腹產(chǎn)的胎牛。新牛血清取自出生24小時(shí)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?yàn)樘ヅ_€未接觸外界,血清中所含的抗體、補(bǔ)體等對(duì)細(xì)胞有害的成分最少。牛血清對(duì)絕大多數(shù)哺乳動(dòng)物細(xì)胞都是適合的,但并不排除在培養(yǎng)某種細(xì)胞時(shí)使用其他動(dòng)物血清更合適。牛血清中含有豐富的細(xì)胞生長(zhǎng)必須的營(yíng)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì):氨基酸、維生素、無(wú)機(jī)物、脂類物質(zhì)、核酸衍生物等,是細(xì)胞生長(zhǎng)必須的物質(zhì)。2) 提供激素和各種生長(zhǎng)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(zhǎng)因子如成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子、表皮生長(zhǎng)因子、血小板生長(zhǎng)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(xì)胞代謝過(guò)程中起重要作用。4) 提供促接觸和伸展因子使細(xì)胞貼壁免受機(jī)械損傷,對(duì)培養(yǎng)中的細(xì)胞起到某些保護(hù)作用。
血清的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn):血清是非常復(fù)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(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)有促進(jìn)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(yùn)蛋白等。血清能夠提供細(xì)胞貼壁因子和擴(kuò)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(lái)了很多問(wèn)題:1) 血清的成份可能有幾百種之多,目前對(duì)其準(zhǔn)確的成份、含量及其作用機(jī)制仍不清楚,尤其是對(duì)其中一些多肽類生長(zhǎng)因子、激素和脂類等尚未充分認(rèn)識(shí),這給研究工作帶來(lái)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(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)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(duì)大多數(shù)細(xì)胞,在體內(nèi)狀態(tài),血清不是它們接觸的生理學(xué)液體,只是在損傷愈合以及血液凝固過(guò)程中才接觸血清,因此使用血清有可能改變某種細(xì)胞在體內(nèi)的正常狀態(tài),血清可能促進(jìn)某些細(xì)胞的生長(zhǎng)(成纖維細(xì)胞)同時(shí)抑制另一類細(xì)胞生長(zhǎng)(表皮細(xì)胞)。5) 血清含一些對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生毒性的物質(zhì),如多胺氧化酶,能與來(lái)自高度繁殖細(xì)胞的多胺反應(yīng)(如精胺、亞精胺)形成有細(xì)胞毒性作用的聚精胺。補(bǔ)體、抗體、細(xì)菌毒素等都會(huì)影響細(xì)胞生長(zhǎng),甚至造成細(xì)胞死亡。6) 取材中可能帶入支原體、病毒,對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生潛在影響。7) 血清的使用使得實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)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(lái)源越來(lái)越困難,價(jià)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(fēng)險(xiǎn)減少到minimum,存在多個(gè)國(guó)家間限制進(jìn)出口生物材料的國(guó)際法規(guī)。
貨號(hào) | 產(chǎn)品名稱 | 規(guī)格 |
Gibco進(jìn)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(wú)鈣、無(wú)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(wú)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(wú)鈣、無(wú)鎂 | 500ml |
11095080 | MEM | 500ml |
10010023 | PBS,pH 7.4 | 500ml |
Gibco國(guó)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(xì)胞培養(yǎng)板 | 50塊/箱,1塊/包 |
3513 | 12孔細(xì)胞培養(yǎng)板 | 50塊/箱,1塊/包 |
3524 | 24孔細(xì)胞培養(yǎng)板 | 100塊/箱,1塊/包 |
3548 | 48孔細(xì)胞培養(yǎng)板 | 100塊/箱,1塊/包 |
3599 | 96孔細(xì)胞培養(yǎng)板 | 100塊/箱,1塊/包 |
3799 | 96孔U底細(xì)胞培養(yǎng)板 | 50塊/箱,1塊/包 |
430165 | 35mm細(xì)胞培養(yǎng)皿 | 25包/箱,20個(gè)/包 |
430166 | 60mm細(xì)胞培養(yǎng)皿 | 25包/箱,20個(gè)/包 |
430167 | 100mm細(xì)胞培養(yǎng)皿 | 25包/箱,20個(gè)/包 |
430599 | 150mm細(xì)胞培養(yǎng)皿 | 12包/箱,5個(gè)/包 |
430168 | 25cm正方斜口細(xì)胞培養(yǎng)瓶 | 25包/箱,20個(gè)/包 |
430639 | 25cm正方透氣蓋斜口細(xì)胞培養(yǎng)瓶 | 10包/箱,20個(gè)/包 |
430720 | 75cm正方黃蓋斜口細(xì)胞培養(yǎng)瓶 | 20包/箱,5個(gè)/包 |
430641 | 75cm正方透氣蓋斜口細(xì)胞培養(yǎng)瓶 | 20包/箱,5個(gè)/包 |
430823 | 150cm正方斜口細(xì)胞培養(yǎng)瓶 | 10包/箱,5個(gè)/包 |
430825 | 150cm正方透氣蓋斜口細(xì)胞培養(yǎng)瓶 | 10包/箱,5個(gè)/包 |
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