培养基是细胞培养中不可缺少的营养成分，但是最基础的培养基却给实验者带来了一系列的问题。别小看细胞培养，这里可蕴含着大学问。下面做详细综述：

培养基及其作用

培养基(Medium)是供微生物、植物和动物细胞生长和维持用的人工配制的养料。一般都含有碳水化合物（糖）、氨基酸，无机盐（包括微量元素）以及维生素和水等。

细胞培养液=基础培养基+10%FBS+营养添加剂+抗生素

培养基种类

经典的培养基有很多种，其中DMEM、RPMI 1640、MEM 、DMEM/F12都是应用最广泛的培养基。其他如M199 、IMDM 、L15培养基等也用于某些细胞的培养。

其具体的特征及应用如下：

1.BME细胞培养基

基础Eagle培养基（Basal Medium Eagle），1955年Eagle设计，BSS＋12种氨基酸＋谷氨酰胺＋8种维生素。简单、便于添加，适于各种传代细胞系和特殊研究用，在此基础上改良的细胞培养基品种有MEM、DMEM、IMDM等。

2.MEM细胞培养基

又称低限量Eagle培养基（Minimal Essential Medium），1959年在Eagle's基础培养基（BME）上修改而来，删去赖氨酸、生物素，氨基酸浓度增加，适合多种细胞单层生长，有可高压灭菌品种，是一种最基本、试用范围最广的培养基，但因其营养成分所限，针对生产之特定细胞培养与表达时，并不一定是使用效果最佳或者最经济的培养基。

3.DMEM细胞培养基

DMEM是由Dulbecco改良的Eagle培养基，起初是为小鼠成纤维细胞设计的。DMEM的氨基酸浓度是MEM的两倍，维生素浓度是MEM的4倍，采用双倍的HCO3-和CO2浓度起到更好的缓冲作用。最初的配方中葡萄糖含量为1000 mg/L，后来为了某些细胞的生长需要，将葡萄糖含量又调整为4500 mg/L，这就是大家常说的低糖和高糖了。

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。例如CHO细胞表达生产乙肝疫苗、CHO细胞表达EPO。

4.IMDM细胞培养基

Guilber 和Iscove将Dulbecco' Medium 改良为 Iscove's Medium，用于培养红细胞和巨噬细胞前体。此种培养液含有硒、额外的氨基酸和维生素、丙酮酸钠和HEPES。并用硝酸钾取代了硝酸铁。IMDM还能够促进小鼠B淋巴细胞，LPS刺激的B细胞，骨髓造血细胞，T细胞和淋巴瘤细胞的生长。IMDM为营养非常丰富的培养液，因此可以用于高密度细胞的快速增殖培养。

5.RPMI-1640细胞培养基

Moore等人于1967年在Roswell Park Memorial Institute研制，针对淋巴细胞培养设计，含BSS＋21种氨基酸＋维生素11种等。现也用于悬浮细胞培养，如哺乳动物、特殊造血细胞、正常或恶性增生的白细胞，杂交瘤细胞的培养，其它像K-562、HL-60、Jurkat、Daudi、IM-9等成淋巴细胞、T细胞淋巴瘤细胞以及HCT-15上皮细胞等均可参考使用。

6.HamF10细胞培养基

1963年Ham设计，含微量元素，可在血清含量低时用，适用于克隆化培养。F10适用于仓鼠、人二倍体细胞，特适于羊水细胞培养。

7.DMEM/F12细胞培养基

Ham's F12是为在低血清浓度下克隆CHO细胞而设计的，现在也广泛应用于克隆形成率的分析及原代培养。F12还可以与DMEM等体积混合使用，得到一种高浓度与成分多样化相结合的产物，这种培养基已应用于许多原代培养及更难养的细胞系的培养。由于营养成分丰富，且可以使用较少血清，故也常作为无血清培养基的基础培养基。

8.M199细胞培养基

1950年Morgan等设计的具有确定化学成分的细胞培养液，即M-199。除BSS外，含有53种成分，为全面培养基，主要用于鸡胚成纤维细胞培养。此培养液必须辅以血清才能支持长期培养。M-199可用于培养多种种属来源的细胞，并能培养转染的细胞。现广泛用于病毒学、疫苗生产。

9.McCoy5A培养基

1959年MeCoy为肉瘤细胞设计，BSS＋40种成分。可支持多种（如骨髓、皮肤、肺和脾脏等）的原代移植物的生长，除适于一般的原代细胞培养外，主要用于作组织活检培养、一些淋巴细胞培养以及一些难培养细胞的生长支持。例如Jensen大鼠肉瘤成纤维细胞、人淋巴细胞、HT-29、BHL-100等上皮细胞。

10.L15 细胞培养基

L-15培养液适用于快速增殖瘤细胞的培养，用于在CO2缺乏的情况下培养肿瘤细胞株。此培养液采用磷酸盐缓冲体系，氨基酸组成进一步改良，并由半乳糖替代了葡萄糖。

培养基成分

细胞培养基的种类很多，按其来源分为合成培养基和天然培养基（目前使用的培养基绝大部分是合成培养基），按其物质状态分为干粉培养基和液体培养基两类。干粉培养基需由实验者自己配制并灭菌，液体培养基由专业商家提供，用户可直接使用，非常方便。

合成培养基的主要成分有：氨基酸、碳水化合物、无机盐、维生素及其它辅助物质：

氨基酸

氨基酸是组成蛋白质的基本单位。不同种类的细胞对氨基酸的要求各异，但有几种氨基酸细胞自身不能合成，必须依靠培养液提供，这几种氨基酸称为必需氨基酸。其中谷氨酰胺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。因此，各种培养液中都有较大量的谷氨酰胺。但是，由于谷氨酰胺在溶液中很不稳定，应置于-20℃冰箱中保存，在使用前加入培养液内。已含谷氨酰胺的培养液在4℃冰箱中储存2 周以上时，还应重新加入原来量的谷氨酰胺。

碳水化合物

碳水化合物是细胞生长主要能量来源，其中有的是合成蛋白质和核酸的成分。主要有葡萄糖、核糖、脱氧核糖、丙酮酸钠和醋酸等。

无机盐

培养液中无机盐的主要功能是帮助细胞维持渗透压平衡。此外，通过提供钠，钾和钙离子，帮助细胞调节细胞膜功能。培养液的渗透压是一个非常重要的因素, 细胞通常可耐受260mOsm/kg ～320 mOsm/kg。标准培养液的渗透压在此范围内波动。特别注意：向培养液中加入其它物质有可能会明显改变培养液的渗透压，特别是溶于强酸或强碱中的物质。向培养液中添加HEPES 时需按以下方法调节钠离子浓度。

缓冲系统

大多数细胞所需pH 在 7.2 - 7.4。但是，细胞培养最适pH 值随培养的细胞种类不同而不同。成纤维细胞喜欢较高pH (7.4 - 7.7), 而传代转化细胞系则需要偏酸pH (7.0 - 7.4)。

由于多数培养液靠碳酸氢钠（NaHCO₃）与CO₂ 体系进行缓冲，因此，气相中的CO₂ 浓度应与培养液中碳酸氢钠浓度相平衡。如果气相或培养箱空气中CO₂ 浓度设定在5％，培养液中NaHCO₃ 的加入量为1.97g/L；如果CO₂ 浓度维持在10％，培养液中NaHCO₃ 的加入量为3.95g/L。

细胞培养瓶盖不应拧得太紧，以保证气体交换。HEPES 是一种非离子缓冲液，在pH 7.2 - 7.4 范围内具有较好的缓冲能力，但是非常昂贵，在高浓度时对一些细胞可能有毒。HEPES 缓冲液可与低水平的碳酸钠（0.34g/L）共用，以抵消因额外加入HEPES 引起的渗透压增加。在这种培养条件下，细胞培养瓶的盖子应拧紧，以防止培养液中所需的少量碳酸盐散入空气中。大多数培养液中含有酚红作为pH 指示剂，酸性培养液呈橙黄色，碱性培养液呈深红色。

维生素

在细胞培养中，尽管血清是维生素重要来源， 但是许多培养基中添加了各种维生素以适合更多的细胞系生长。

其它成分

在一些较为复杂的培养液中还包括其它一些成分。如在杂交瘤技术中常用的DMEM 培养液，使用时还需要补加丙酮酸钠和2-巯基乙醇（2-Mercaptoethanol，2-Me）。2-Me 对细胞生长有很重要的作用。有人认为它相当于胎牛血清，有直接刺激细胞增殖作用。2-Me的活性部分是硫氢基，其中一个重要作用是使血清中含硫的化合物还原成谷胱甘肽，能诱导细胞的增殖，为非特异性的激活作用。同时避免过氧化物对培养细胞的损害。另一个重要作用是促进分裂原的反应和DNA 合成，增加植物凝集素(PHA)对淋巴细胞的转化作用，已广泛应用于杂交瘤技术，另外，也开始用于一些难以培养的细胞。2-Me 是一种小分子还原剂，极易氧化。分子量为78.13，纯的2-Me 是一种无色有刺激味的液体，比重为1.110-1.120(Do20)，常用终浓度为5×10-5M。常配制成0.1M 的储存液，用时每升培养液加0.5ml。

培养基保存

液体培养基保存：

液体培养基应于4℃冰箱避光保存，实验前放入37℃预热。未加血清液体培养基有效期为12 个月。液体培养基中的L-谷氨酰胺会随着储存时间的延长而慢慢分解。如果细胞生长不良，可以再添加适量L-谷氨酰胺。

干粉培养基保存：

4℃冰箱避光保存，有效期36 个月。

如何选择培养基

指导原则：

尚未明确各种特定细胞培养的最适培养基，可参考各实验室已证明的或有文献报道的方法来确定（经验法），或采用选择性实验来证明其是否适用（实验法）。具体如下：

培养基常见问题及解决方案

1.液体培养基可以放-20℃保存吗？

不可以！因为在-20℃下，培养基中的盐容易析出，培养基融化后，有的盐可能无法重新溶解，从而导致培养基渗透压降低，培养细胞时，细胞容易破裂而死亡。   

2.为何培养基保存于4℃冰箱中，颜色会偏暗红色，且pH值越来越偏碱性？

培养基保存于4℃冰箱中， 培养基内之CO₂ 会逐渐溢出，造成培养基越来越偏碱性。而培养基中之酸碱指示剂(通常为phenol red) 的颜色也会随碱性增加而更偏暗红。培养基偏碱之结果， 将造成细胞生长停滞或死亡。若培养基偏碱时， 可以通入无菌过滤之CO₂， 以调整pH 值。

3.培养基中是否须添加抗生素？

除了特殊筛选系统外，一般正常培养状态下，培养基中不应添加任何抗生素。

为防止细菌、真菌污染，可以加入青霉素-链霉素双抗溶液，其培养基中的终浓度为青霉素100u/ml，链霉素为100ug/ml。   

4.培养基中添加了血清和抗生素后，可长期保存吗？

一旦您在新鲜培养基中添加了血清和抗生素时，您应该在一到两周内使用它。因为一些抗生素和血清中的基本成分在解冻后就开始降解。

5.酚红的作用是什么？

酚红在培养基中被用来作为PH值指示剂：中性时为红色，酸性时为黄色，碱性时为紫色。

6.为什么有客户要求培养基中不含酚红？

研究表明，酚红可以模拟固醇类激素的作用（特别是雌激素）。为避免固醇类反应，细胞培养，尤其是哺乳类细胞时，用不加酚红的培养基。由于酚红干扰检测，一些研究人员在做流式细胞检测时，不使用加酚红的培养基。

7.培养基中丙酮酸钠的作用是什么？

丙酮酸钠可以作为细胞培养中的替代碳源，尽管细胞更倾向于以葡萄糖作为碳源，但是如果没有葡萄糖的话，细胞也可以代谢丙酮酸钠。

丙酮酸钠的贮存液浓度一般为50mM，-20℃保存，培养基中的终浓度为1mM。

8.谷氨酰胺的作用是什么？

几乎所有的细胞对谷氨酰胺都有较高的要求。谷氨酰胺脱掉氨基后，可作为培养细胞的能量来源，参与蛋白质的合成和能量代谢。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大量的谷氨酰胺。

谷氨酰胺在溶液中很不稳定，应置-20℃冰冻保存，用前加入培养基中。加有谷氨酰胺的液体培养基4度冰箱储存两周以上时，应重新加入原来量的谷氨酰胺。

9.在培养基中加入HEPES有何好处？

培养基中最常用的Buffer system是碳酸氢盐，它可提供营养，但却在生理PH值条件下会降低缓冲能力。而HEPES是一种很强的Buffer，加入HEPES能使细胞培养基在PH7.2-7.6条件下缓冲能力增强。

Hepes的贮存液浓度一般为1M，常温保存。培养基中的终浓度为25mM，即5ml 1M的Hepes加入到200ml完全培养基中。

10.可否使用与原先培养条件不同的培养基？

不能。每一细胞株均有其特定使用且已适应之细胞培养基，若骤然使用和原先提供之培养条件不同的培养基，细胞大多无法立即适应，造成细胞无法存活。