1、细胞培养液
(1)细胞培养水
水的纯度通过离子浓度、pH、有机物、胶体、颗粒物及细菌的含量等参数来评定。根据ISO 3696-1987标准将实验室用水分3级。体外培养的细胞对水质特别敏感,对水的纯度要求较高。培养用水中如果含有一些杂质,即使含量极微,有时也会影响细胞的存活和生长,甚至导致细胞死亡。配制培养用液应使用三蒸水或超纯水(UPW)(1级水),存放时间一般不应超过2周。
冲洗玻璃器皿,灌注水浴槽、温箱中的加湿盘、高压灭菌锅用水:满足2级水及以上,多次蒸馏或离子交换制得。
(2)平衡盐溶液(balanced salt solution,BSS)
用于维持细胞渗透压平衡,保持pH稳定及提供简单营养的溶液。主要是由无机盐、葡萄糖组成,一般用于取材时组织块的漂洗、细胞的漂洗、分离或配制其他试剂等。如常用的缓冲液:生理盐水、PBS、Hanks液(常用来配制胰酶溶液)。
(3)培养基
用于维持细胞生长的营养基质,即指所有用于各种目的的体外培养、保存细胞用的物质,就其本意上讲为人工模拟体内生长的营养环境,使细胞在此环境中有生长和繁殖的能力。它是提供细胞营养和促进细胞生长增殖的物质基础。
天然培养基:指来自动物体液或利用组织分离提取的一类培养基,如血浆、血清、淋巴液、鸡胚浸出液等。因制作过程复杂、批间差异大,因此逐渐为合成培养基所替代。目前广泛使用的天然培养基还有血清。合成培养基:根据天然培养基的成分,用化学物质模拟合成、人工设计、配制的培养基。包括四大类物质:无机盐、氨基酸、维生素、碳水化合物。
目前常用培养基:MEM、DMEM、RPM1640、M199、F-10、F-12细胞培养基系列(作为基础培养基,仍需添加血清)(存在营养成分浓度和多样性差异,可根据需要进行选择)。
另有无血清培养基(SFM)通过用适当的营养和激素成分代替血清,避免使用动物血清带来的问题。无血清培养基可用于多种原代培养和特殊细胞系。优势:通过适当的生长因子组合使培养基对特定细胞种类具有选择性。
(4)血清
基础培养基中最重要的细胞生长和粘附因子,激素、脂质、矿物质的来源。能促进细胞的生长和细胞的贴壁,同时也具有抗胰酶活性。主要成分:各种血浆蛋白、多肽、脂肪、碳水化合物、生长因子、激素、无机物等。优质血清的标准为透明,淡黄色,无沉淀物,无细菌,支原体,病毒污染。血清的灭活条件56℃,30 min,消除补体活性(根据血清质量决定是否需要灭活)。使用浓度一般为5-20%,最常用是10%。自从有了合成培养基,血清就是作为一种添加成分与合成培养基混合使用,过多血清容易使培养中的细胞发生变化,特别是一些二倍体的无限细胞系,迅速生长之后容易发生恶性转化。
常用血清:胎牛血清(FBS)、新生牛血清、小牛血清(CS)、马血清(HoS)、人血清等
(5)消化液:
蛋白酶溶液:使细胞间的蛋白质水解,从而使贴壁细胞从瓶壁上脱落,并使细胞游离分散开来,常用浓度:0.1%-0.25%胰蛋白酶。EDTA(乙二氨四乙酸)溶液:作用机制作为螯合剂与钙黏着蛋白进行结合达到破坏细胞间的连接。EDTA使用浓度为0.02%,配置时应加碱助溶,配制后可过滤除菌,也可高温消毒灭菌;对一些贴壁特别牢的细胞,可用EDTA和胰酶的混合液, 如0.25% Trypsin-EDTA。胶原酶:作用于胶原组织,对细胞损伤小。一般多用于组织类及上皮类细胞原代培养时使用。
(6)抗生素溶液
霉素和链霉素联合使用,常称为“双抗溶液”。青霉素主要对革兰氏阳性菌有效,链霉素对革兰氏阴性菌有效;这两种抗生素可预防绝大多数细菌污染。通常青霉素使用终浓度0.007-0.008g/100ml,链霉素终浓度0.01g/100ml。
2、无菌无毒细胞培养环境
细胞培养的成功很大程度上取决于保护细胞免受细菌、真菌、病毒等微生物的污染。细菌、支原体、酵母菌、真菌孢子可能通过操作者、空气、工作台面、溶液及其他途径被引入。无菌无毒的操作环境和培养环境是保证细胞在体外培养成功的首要条件。在体外培养的细胞由于缺乏对微生物和有毒物的防御能力,一旦被微生物或有毒物质污染,或者自身代谢物质 积累,可导致细胞中毒死亡。因此,在体外培养细胞时,必须保持细胞生存环境无菌无毒,及时清除细胞代谢产物。
3、恒定的细胞生长温度
动物细胞体外培养的适宜温度是 37~38℃。温度过高或过低都会影响到细胞的生长。细胞 耐受低温的能力比抗热的能力强,在低温下,细胞的代谢活力及核分裂降低。若温度过低,在 降到冰点以下时,细胞因胞外水和胞质结冰而受损死亡。但若向培养液中加入甘油或二甲亚砜 等保护剂,置于液氮中,可起保护作用,此时细胞可耐受-70℃以下温度,能长期储存,解冻 后细胞复苏,仍能继续生长增殖,细胞生物性状不受任何影响。高温对细胞培养不利。高温主要引起酶的灭活、类脂质破坏,核分裂的破坏,产生凝固酶使细胞发生凝固,另外使蛋白质变性。
4、渗透压
细胞在高渗溶液或低渗溶液中,可以立即发生皱缩或肿胀、破裂。所以,渗透压是体外培 养细胞的重要条件之一。哺乳动物和其他动物组织细胞体外培养的渗透压的维持主要与 NaCl 有关,但不能忽视其他电介质渗透压的关系。渗透压与单位体积溶媒内溶质的分子数和离子数 成正比。为此,按一定比例控制培养液中离子平衡,维持正常渗透压是很重要的。这不仅是为 了维持细胞张力,而且是为了调节细胞的代谢。因为细胞外离子输送和离子浓度改变着其他营养物质的输送(如氨基酸、蔗糖等),直接影响细胞基本合成系统。
理想的渗透压因细胞的类型及种族而异,人血浆渗透压为 290mmol/L,被视为是体外培 养人类细胞的理想渗透压。哺乳类动物细胞的渗透压一般为 290~300mmol/L。人胚肺成纤维 细胞为 250~325mmol/L,鼠则为 310mmol/L 左右。在实际应用中,260~320mmol/L 的渗透压可适于大多数细胞。
5、气体环境和 pH
体外培养细胞需要理想的气体环境,氧和二氧化碳是细胞生存必须的条件之一。氧参加细 胞的三羧酸循环,产生能量以供给细胞生长、增殖和合成各种所需成分。有些细胞在低氧条件 下,可借糖酵解取得能量,但多数细胞低氧时不能生存。氧张力通常维持在略低于大气状态, 若氧分压超过大气中氧的含量可能对有些细胞有害。采用开放式培养时(碟皿或培养瓶松盖培养或培养板培养),一般要把细胞置于 95%空气加 5%二氧化碳的混合气体环境中。磷酸缓冲剂中的 NaHCO3可供给 CO2,但 CO2易于逸出,故只适用于封闭式培养。若开放式培养还是 置于含有 5% CO2的气体环境中为宜。为克服 NaHCO3调整的麻烦,也可用羟乙基哌嗪乙硫磺酸(Hepes),它对细胞无毒性,也不起缓冲作用,主要作用是防止 pH 迅速变动,在开瓶通培养或活细胞观察时能维持较恒定的 pH。