细胞培养基是人工模拟动物细胞体内生长环境，维持细胞体外存活和增殖的营养基础。其主要功能是为细胞提供适宜的pH和渗透压，以及细胞自身不能合成的各种营养物质。本文将介绍细胞培养基的种类、成分、理化性质及相关问题。1.细胞培养基的种类根据细胞培养基的发展历史，细胞培养基大致可分为平衡盐溶液、天然细胞培养基、合成细胞培养基、无血清细胞培养基、化学成分有限的细胞培养基等。1.1平衡盐溶液(BSS)BSS主要由无机盐和葡萄糖组成，作用是维持细胞渗透压平衡，维持pH值稳定，提供简单营养。主要用于细胞冲洗和其他试剂的制备。几种常见的盲源分离公式如下(表1-1)。D-Hank's和Hank's的一个主要区别是前者不含Ca2和Mg2，所以D-Hank's常用于配制胰酶溶液。由于Ca2和Mg2是细胞膜的重要成分，参与细胞粘附等功能，使用不含Ca2和Mg2的BSS可以避免细胞聚集。另外，Hanks溶液和Earle溶液是常用的BSS基础溶液。前者缓冲能力弱，适合密闭培养。后者缓冲能力强，适合5% CO2培养。

几种常见的BSS公式(克/升)

1.2天然细胞培养基天然培养基是指来源于动物体液或由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。其优点是营养丰富，培养效果好，缺点是成分复杂，来源有限，生产工艺复杂，批次差异大。目前广泛使用的天然培养基是血清。此外，各种组织提取物和促进细胞粘附的胶原物质也被用于培养一些特殊细胞。水解乳蛋白是乳清蛋白经蛋白酶和肽酶水解后的产物，富含多肽、氨基酸和碳水化合物。一般0.5%溶液(用平衡盐溶液溶解)与合成培养基(如MEM细胞培养基)按1:1的比例混合。目前用于细胞培养的血清主要是牛血清，一些特殊细胞也用人血清和马血清培养。牛血清适用于大多数哺乳动物细胞，但不排除在培养某种细胞时使用其他动物血清更合适。血清中含有多种血浆蛋白、肽、脂肪、碳水化合物、生长因子、激素、无机物等。这些物质可以在促进细胞生长或抑制生长活性方面达到生理平衡。另外，血清中含有一些对细胞有毒的物质，如多胺氧化酶，它能与高生殖细胞产生的多胺(如精胺、亚精胺)反应，形成具有细胞毒作用的精胺。补体、抗体、细菌毒素等。会影响细胞生长，甚至导致细胞死亡。目前，血清常作为添加剂与合成培养基混合使用，其浓度一般为5-20%，-通常为10%。由于水解乳蛋白和血清成分复杂、批次间差异大以及病毒等外源污染的风险，对下游生物制品的分离纯化和安全性影响很大，在生物制药行业的使用越来越少。因此，基于血浆成分的分析，合成细胞培养基应运而生。1.3合成细胞培养基合成细胞培养基是根据天然培养基的成分，用化学物质模拟合成而人工设计配制的培养基。早期开发的最小必需培养基(MEM)基本上是pH缓冲的等渗混合物，包含盐、氨基酸、维生素和其他必需营养物。在此基础上，DMEM、IMDM、哈姆F12、PRMI1640等人工合成细胞培养基被不断开发出来。这里不详细描述常见合成培养基的配方。

常见合成介质的特点及应用范围

与天然介质相比，有些天然未知成分是已知化学成分无法替代的。因此，在细胞培养中使用合成培养基时，必须加入一定量的天然培养基成分，以克服合成培养基的不足。——常见的做法是添加5 ~ 10%的血清，以维持细胞活力，促进细胞增殖。根据不同的动物细胞，开发了多种商业化和个性化的低血清细胞培养基配方，营养成分更丰富，可将血清用量减少到1-3%，从而减少血清等动物源性成分对生物制品安全性的影响。1.4无血清培养基(SFM)经历了天然培养基和合成培养基，无血清培养基和无血清培养成为细胞培养领域的一大趋势。无血清培养可以降低生产成本，简化分离纯化步骤，避免病毒污染带来的危害。无血清培养基，一般是在合成培养基的基础上，添加完全确定或部分确定的血清替代物，以满足动物细胞培养的要求，有效克服使用血清带来的问题。

无血清培养基通常需要添加一些附加成分来帮助细胞贴壁，包括以下物质：1)促贴壁物质：一般为细胞外基质，如纤连蛋白、层粘连蛋白等。它们也是维持正常细胞功能的重要有丝分裂原和分化因子，并在许多细胞的繁殖和分化中起重要作用。纤连蛋白主要促进中胚层细胞的粘附和分化，包括成纤维细胞、肉瘤细胞、粒细胞、肾上皮细胞、肾上腺皮质细胞、CHO细胞和成肌细胞。2)促生长因子和激素：针对不同的细胞添加不同的生长因子。激素也是刺激细胞生长和维持细胞功能的重要物质。有些激素是许多细胞共有的，如胰岛素。3)酶抑制剂：培养贴壁细胞，应使用胰蛋白酶消化传代，无血清培养基中应含有酶抑制剂，以终止酶的消化，保护细胞。-常用大豆胰蛋白酶抑制剂。4)结合蛋白和转运蛋白：常见的如转铁蛋白和牛血清白蛋白。牛血清白蛋白的加入量比较大，可以增加培养基的粘度，保护细胞免受机械损伤。许多旋转培养的无血清培养基含有牛血清白蛋白。5)微量元素：硒-常见。1.5无蛋白无血清细胞培养基及化学成分定义无血清细胞培养基1)无蛋白无血清细胞培养基(PFM)这种培养基完全不含动物源性蛋白质，但一些添加剂是植物蛋白的小水解片段或合成肽片段、甾体激素和脂质前体等。取代动物激素和生长因子的作用。其特点是不含蛋白质或蛋白质含量极低，有利于生物制品的分离纯化。2)化学成分确定的培养基(CDM)。这种培养基是目前最安全、最理想的无血清培养基，所有成分的浓度完全清楚。即使加入少量蛋白质，也是可以提纯的蛋白质，成分明确，浓度确定。这种培养基理想地降低了生产的可变性，提高提高了生产过程的可重复性，有效地降低了纯化成本。1.6个性化细胞培养基严格来说，个性化细胞培养基不在传统的细胞培养基分类中。特指一种根据细胞特性、细胞培养过程特点，以及使用者的需求和习惯而量身定制的细胞培养基。其主要目的是提高细胞产量、产品质量、产品安全和减少血清的使用。个性化细胞培养基可以是无血清培养基，也可以是低血清培养基，是为了满足某一类生物制品的生产要求。