在實驗室進行過哺乳動物細胞培養的人都會認識典型的細胞培養基配方：1瓶DMEM、10%血清和其他一些必需成分。將這些成分混合在一起，并提供給細胞，可以促進細胞生長和增殖。細胞培養基是細胞體外生長和繁殖的必要條件，它為細胞提供營養物質、維持適當的pH值和滲透壓，并模擬細胞在體內的生長環境。那么，你知道每種成分的作用嗎？讓我們來深入了解細胞培養基中的常見成分，并解析它們的作用。

  細胞培養基的六大主要成分

  1.碳源

  這是細胞的能量來源。每種生長培養基都需要細胞可以代謝的碳源。這通常是葡萄糖，但也可以是其他糖，例如半乳糖、己糖、果糖或其他碳源（例如丙酮酸或谷氨酰胺）。

  添加的葡萄糖最終濃度通常為5.5mM，大約等于人體血液中的葡萄糖水平。但是，您可以購買具有多種葡萄糖濃度的培養基以滿足您的特定需求。

  您甚至可以購買無葡萄糖培養基，自行定制濃度，以模擬高糖糖尿病狀況或研究低血糖應激反應。

  2、緩沖系統

  細胞需要非常特定的pH值（7.2至7.4），如果pH值超出這個狹窄范圍，細胞的代謝、生長、增殖、分化等重要功能都會受到影響，甚至導致細胞死亡。在二氧化碳含量較高的培養箱中，CO2與水反應產生碳酸，碳酸進一步電離產生氫離子，使培養基呈酸性。

  為了抵消CO2產生的酸度并維持培養物的最佳pH值，大多數培養基類型都使用化學緩沖系統。然而，一些緩沖方法會干擾細胞生長，例如磷酸鹽緩沖液可能會抑制某些酶的活性。

  對于哺乳動物細胞來說，最常見且生物影響最小的緩沖系統是碳酸氫鈉。碳酸氫鈉與氫離子結合，形成碳酸氫根離子，從而維持培養基的pH值。碳酸氫鈉緩沖系統具有成本低廉、操作簡便、生物影響小的優點，但它在生理pH值下不能發揮最佳緩沖作用。為了解決這個問題，研究人員經常使用HEPES等替代方案來增強培養基的緩沖能力。HEPES能夠在更寬的pH值范圍內發揮緩沖作用，而且對細胞的毒性很低。

  3.酚紅

  為了保持細胞培養的最佳pH值，許多培養基配方中都含有一種稱為酚紅的pH指示劑。酚紅指示劑可以幫助研究人員直觀地觀察培養基的pH值，方便及時調整培養基的pH值，確保細胞生長在最佳的環境中。酚紅在酸性條件下(pH<6.8)會變成黃色，在堿性條件下(pH>8.2)會變成粉紅色。雖然在大多數情況下不會造成問題，但酚紅可以模擬雌激素的作用，可能會影響一些細胞類型的增殖、分化、凋亡等過程。因此，在培養表達雌激素受體的細胞類型時，通常被排除在外。

  不含酚紅的培養基也可用于比色測定，例如MTT增殖測定，以及熒光實驗，其中酚紅的顏色會干擾檢測結果，導致結果不準確。在熒光實驗中，酚紅的熒光會干擾目標熒光信號的檢測，影響圖像的清晰度。

  4.血清

  許多培養系統的重要組成部分是血清，通常是胎牛血清，即FBS。血清的來源是生物體，因此每批血清的成分都會有所差異。血清源自血液，是糖、鹽、脂質、生長因子等組成的復雜混合物，可以為細胞提供重要的營養物質、生長因子和激素，促進細胞生長和增殖。由于血清批次差異可能會導致細胞生長速率、形態、基因表達等方面的差異，影響實驗結果的可靠性。為了解決這個問題，一些實驗室使用化學成分確定的血清替代品，而另一些實驗室則購買同一批次的血清，以確保實驗結果的一致性-至少在該批次用完之前！相關閱讀：什么是胎牛血清?從基本概念到實際應用的全面解析!

  5.代謝物、維生素和礦物質

  如果您查看DMEM中的成分列表，您會發現大多數成分分為三個主要類別：

  氨基酸：提供蛋白質合成的原料，是細胞生長和增殖的必需物質。

  維生素/輔因子：參與各種酶的活性，促進細胞的代謝和功能。

  無機鹽（包括鈣和鎂）：維持細胞的滲透壓和pH值，參與細胞的信號轉導和離子通道的調節。

  DMEM中成分的組合和濃度經過優化，以促進細胞生長。一些研究人員會額外添加非必需氨基酸，例如丙氨酸、絲氨酸等，以減少細胞利用葡萄糖或谷氨酰胺進行氨基酸合成。此外，一些公司生產用于特定研究的低鎂低鈣培養基，因此在訂購時請仔細檢查成分！

  6.抗生素

  許多實驗室在細胞培養物中添加抗生素，以防止細菌或真菌的污染，即使在采用無菌技術時也是如此。最流行的抗菌補充劑選擇是青霉素和鏈霉素（青霉素/鏈霉素）的組合，通常使用50-100IU/mL的青霉素和50-100μg/mL的鏈霉素。

  然而，在細胞培養基中使用抗生素是一個有爭議的話題。一些研究人員認為，使用抗生素可能會對細胞產生負面影響，例如抑制細胞的生長和增殖，改變細胞的代謝，影響細胞的形態，甚至導致細胞死亡。此外，抗生素可能會掩蓋低水平的細菌污染，導致研究人員無法及時發現污染，影響實驗結果的可靠性。因此，一些研究人員選擇不使用抗生素。

  研究人員可以根據具體情況決定是否使用抗生素。還有人建議，如果保持良好的培養衛生習慣，則沒有必要使用抗生素，過分依賴抗生素可能會降低研究人員的無菌操作意識。

  細胞培養基中六種主要成分包括氨基酸、維生素、無機鹽、葡萄糖、血清、抗生素等，它們的添加是為了維持哺乳動物細胞的正常生長和功能。不同的培養基類型，在成分和用量上有所差異，因此適合不同的應用。雖然血清和抗生素在細胞培養中很常見，但它們的使用存在一些爭議。血清可能會導致實驗結果的批次間差異，抗生素可能會影響細胞的生長和基因表達。

  選擇或使用細胞培養基時，請閱讀成分列表，并了解為什么要使用該特定成分。您可能會發現其他培養基更適合您的細胞系或應用。