細胞培養技術(shù)指的是細胞在體外條件下的生長(cháng),在培養的過(guò)程中細胞不再形成組織(動(dòng)物)。培養物是單個(gè)細胞或細胞群。細胞在培養時(shí)都要生活在人工環(huán)境中,由于環(huán)境的改變,細胞的移動(dòng)或受一些其他因素的影響,培養時(shí)間加長(cháng),傳代導致細胞出現單一化型。
那么細胞培養的環(huán)境因素都有哪些呢?
1.無(wú)菌環(huán)境
無(wú)毒和無(wú)菌是體外培養細胞的首要條件。細胞在活體內,解毒系統和免疫系統可抵抗微生物或其他有害物質(zhì)的入侵,但細胞在體外培養的過(guò)程中,缺乏機體免疫系統的保護而喪失對微生物的防御能力和對有害物質(zhì)的解毒能力。為保證細胞能在體外環(huán)境中生長(cháng)繁殖,必須要確保無(wú)菌工作區域、良好的個(gè)人衛生、無(wú)菌試劑和培養基以及無(wú)菌操作。
常見(jiàn)的微生物污染有支原體、細菌、真菌。支原體無(wú)致死毒性,可與細胞長(cháng)期共存,對細胞有潛在影響,但體積小,不易鑒別,可借助于地衣紅或Hoechst33342染色來(lái)進(jìn)行檢測。細菌增殖快,在短時(shí)間內即可大量擴增,并產(chǎn)生毒素殺死細胞。真菌的種類(lèi)繁多,肉眼可見(jiàn),漂浮于培養液面上,可呈絲狀、管狀或樹(shù)枝狀等。
2.合適的溫度
一般哺乳類(lèi)與禽類(lèi)細胞在體外培養的適宜溫度是37~38℃,不適宜的環(huán)境溫度會(huì )影響細胞的生長(cháng)。細胞對低溫的耐受能力要強于對高溫的耐受能力,在低溫下,細胞的代謝活力及核分裂能力降低。若溫度不低于0℃,雖然細胞代謝受到影響,但無(wú)損傷作用;25~35℃時(shí),細胞以緩慢的速度生長(cháng);但若被置于40℃數小時(shí),則不僅不利于細胞生存、生長(cháng),甚至可導致其死亡。
3.適宜的滲透壓
高滲溶液或低滲溶液會(huì )引起細胞發(fā)生褶皺、腫脹、破裂。因此,滲透壓是體外培養細胞的重要條件之一。多數體外培養的細胞對滲透壓都有一定的耐受能力,實(shí)際應用中,260~320mmol/L的滲透壓可適用于大多數細胞。
4.氣體環(huán)境與pH
細胞的體外培養需要理想的氣體環(huán)境,氧氣、二氧化碳是細胞生存的必要條件。氧氣參與細胞的三羧酸循環(huán),為細胞生存、代謝與合成提供能量;二氧化碳既是細胞的代謝產(chǎn)物,是細胞生長(cháng)的必需成分,又與維持培養液的pH有關(guān)。大多數細胞適宜的pH范圍往往是7.2~7.4。在開(kāi)放式培養中,以5%的二氧化碳氣體比例為宜。
科研實(shí)驗中,細胞的體外培養一直是一個(gè)重要環(huán)節。細胞要養好,就要用好血清,如Ausbian®特級胎牛血清,它適合各種細胞培養,尤其適合難養細胞,如:干細胞、肝細胞,神經(jīng)細胞,原代培養、細胞融合、轉染細胞等。
還有就是所需的營(yíng)養成分
1.培養基
細胞培養基包含細胞生長(cháng)所需的各種營(yíng)養物質(zhì),包括碳水化合物、氨基酸、無(wú)機鹽、維生素等。針對不同細胞的營(yíng)養需求,有多種合成培養基可供選擇,如EBSS、Eagle、MEM、RPMll640、DMEM等。
2.其他添加成分
在各種合成培養基提供基礎營(yíng)養物質(zhì)之外,還需根據不同細胞和不同的培養目的添加其他成分,如血清、因子等。
血清提供的是細胞外基質(zhì)、生長(cháng)因子和轉鐵蛋白等重要物質(zhì),常用的是胎牛血清。要根據不同的細胞和不同的研究目的決定添加血清的比例。10%~20%的血清能維持細胞較快的生長(cháng)增殖速度,稱(chēng)為生長(cháng)培養液;為維持細胞緩慢生長(cháng)或不死,添加2%~5%的血清即可,稱(chēng)為維持培養液。但血清中也存在有害于細胞生長(cháng)和繁殖的物質(zhì),如補體、免疫球蛋白和一些生長(cháng)抑制因子;成分不明確,影響對結果的分析;不同動(dòng)物、不同批次的血清活性差別較大,影響培養效果的穩定性。