細胞培養基的理化性質(zhì)

細胞培養基的理化性質(zhì)  ：

細胞培養基既是培養細胞中供給細胞營(yíng)養和促使細胞生殖增殖的基礎物質(zhì)，也是培養細胞生長(cháng)和繁殖的生存環(huán)境。動(dòng)物細胞在細胞培養基中不僅能存活，還要分裂增殖，合適的滲透壓、pH值等理化性質(zhì)是細胞培養基必須具備的前提條件。

1、pH

動(dòng)物細胞大多數需要輕微的堿性條件，適宜pH在7.2～7.4之間。細胞培養基的pH值通常需經(jīng)校正的pH計來(lái)測定。在細胞生長(cháng)過(guò)程中，隨細胞數量的增多和代謝活動(dòng)的加強，二氧化碳不斷被釋放，培養液變酸，pH值發(fā)生變化。酚紅是細胞培養基中常用的pH指示劑，但依靠細胞培養基中的酚紅等pH指示劑進(jìn)行判斷，需要實(shí)驗員的經(jīng)驗積累，存在較大的主觀(guān)性。實(shí)際上，個(gè)性化細胞培養基或是無(wú)血清細胞培養基中酚紅含量較少或是不含酚紅，只能通過(guò)pH計或者pH電極進(jìn)行pH值的檢測，結果更為準確可靠。

2、緩沖能力

細胞培養基應具有一定的緩沖能力。細胞培養過(guò)程中造成細胞培養液 pH 波動(dòng)的主要物質(zhì)是細胞代謝產(chǎn)生的CO2。在封閉式培養過(guò)程中CO2與水結合產(chǎn)生碳酸，細胞培養液pH 很快下降；打開(kāi)培養器具時(shí)CO2逸出則會(huì )引起pH升高。細胞培養基通常采用NaHCO3-CO2緩沖系統，按下列化學(xué)反應方程式調節細胞培養基的pH值：

H2O + CO2 → H2CO3 ? H+ + HCO3－

NaHCO3 ? Na+ + HCO3－

此外，還有緩沖能力較高的磷酸鹽緩沖系統。但碳酸鹽緩沖系統的細胞毒性小、成本低，在細胞培養中應用得更為廣泛。另一種較為常用的緩沖液是HEPES（羥乙基哌嗪乙硫磺酸）液，它是一種非離子兩性緩沖液，在pH 7.0 ~ 7.2范圍內具有較好的緩沖能力。高濃度的HEPES可能對細胞有毒性作用，細胞培養時(shí)HEPES的添加濃度一般為10～25 mmol/L。

3、滲透壓

細胞必須生活在等滲的環(huán)境中，大多數體外培養的細胞對滲透壓有一定耐受性。研究顯示，對于大多數哺乳類(lèi)動(dòng)物細胞，滲透壓在260～320 mOsm/kg的范圍內都適宜。在生產(chǎn)、配制細胞培養基的過(guò)程中，滲透壓的測定較為重要，有助于防止在生產(chǎn)、配制過(guò)程中出現稱(chēng)量等方面的錯誤。反應器高密度培養動(dòng)物細胞過(guò)程，在添加碳酸氫鈉的過(guò)程中注意滲透壓的監控，防止滲透壓過(guò)高對細胞的損害。

4、溫度

溫度對細胞培養基有較大的影響，溫度過(guò)高可引起營(yíng)養成份的降解或破壞，細胞培養基的pH、離子強度和電解常數pKa也可能受到影響。如細胞培養液中的谷氨酰胺，在高溫條件下降解的速度較快，如35 ℃貯存時(shí)，放置3天降解25 %左右，在4 ℃貯存3周降解約20%。

5、粘滯性及表面張力

含血清細胞培養液的粘滯性主要是由血清引起的，在轉瓶培養貼壁細胞時(shí)，培養液的粘滯性對細胞生長(cháng)沒(méi)有多大影響；但在生物反應器懸浮培養細胞時(shí)，細胞培養液的粘滯性則直接影響攪拌轉速控制及攪拌剪切力對細胞造成的損傷程度。

表面張力對細胞培養有較大的作用，尤其在利用生物反應器進(jìn)行懸浮培養時(shí)，攪拌和通氣都會(huì )引起泡沫的產(chǎn)生。對于含血清培養液，由于血清中多種蛋白的存在，攪拌時(shí)產(chǎn)生的氣泡較多，氣泡的上升運動(dòng)對細胞的損傷程度還有爭議，但氣泡的破裂對細胞有明顯的損傷作用。為降低這種損傷，可通過(guò)在細胞培養基中添加一些保護劑，降低細胞-氣體和細胞-液體的表面張力，減少氣泡的形成。