一、 细胞培养基的概念和原理
细胞培养基是人工模拟细胞在体内生长的营养环境，是提供细胞营养和促进细胞生长增殖的物质基础。培养液或培养基的含义几乎相同，英文都是medium。当它是粉剂时，倾向性地称为培养基，而将粉剂配成液体后，多称为培养液。培养液中常常补加血清、抗生素等成分。培养基主要包括天然细胞培养基、合成细胞培养基和无血清细胞培养基等。
天然细胞培养基是人们早期采用的细胞培养基，直接取自于动物组织提取液或体液，如血浆凝块、血清、淋巴液、胚胎浸出液等。营养价值高，但成分复杂，差异大、不稳定，来源也受到限制。水解乳蛋白和胶原是两种较好的天然培养基，富含氨基酸。血清是天然培养基中有效和常用的培养基，但其组成成分复杂，其中一些成分与功能不明确。血清的来源有胎牛血清、小牛或成牛血清、马血清、鸡血清、羊血清及人血清，广泛应用的为胎牛血清和小牛血清。
合成细胞培养基是用化学成分明确的试剂配制的培养基，组分稳定，主要包括糖类、必需氨基酸、维生素、无机盐类等。自1950 年199 细胞培养基问世以来，合成细胞培养基发展至今已有几十种，除了沿用半个世纪的基础合成细胞培养基之外，近年来还出现了营养成分更加丰富的低血清细胞培养基。由于细胞种类和培养条件不同，适宜的合成细胞培养基也不同，在动物细胞培养中常用基础细胞培养基有6～7 种，如BME、MEM、DMEM、HAM F12、PRMI1640、199 等。由于天然培养基的一些营养成分不能被合成细胞培养基完全代替，因此一般需在合成细胞培养基中添加5％～10％的小牛血清。小牛血清的加入对细胞培养非常有效，但小牛血清的成分复杂，这对培养产物的分离纯化和检测会带来一定的不便，为减少小牛血清的影响，开发了营养成分更加丰富的低血清细胞培养基，可以将小牛血清的使用量降低到1～3％。
无血清细胞培养基（serum free medium， SFM）是指在使用中无需添加血清的细胞培养基，且其组成成分不含有任何动物组分。按照其组分分类，还可以分为无动物组分无血清细胞培养基和化学限定无血清细胞培养基，前者组分中可能含有某些植物来源成分，而后者完全由化学成分明确的组分组成。其中，无动物组分无血清细胞培养基是目前在生物制药行业中应用广泛的，它提高了细胞培养的质量，避免了使用血清带来的麻烦。目前，已有多种无血清培养基上市，如杂交瘤细胞无血清培养基、CHO细胞无血清培养基、Vero细胞无血清培养基和NS0 细胞无血清培养基等。无血清培养基通常添加生长附加成分，如激素与生长因子、低分子营养成分和转铁蛋白等促细胞生长的附加成分，一般包括胰岛素、孕酮、硒酸钠、腐胺、转铁蛋白等。
细胞培养基是细胞培养的基础，它为动物细胞的健康快速成长提供营养物质。所以只要用到细胞来制造生物技术产品，细胞培养基的重要作用就无可替代。
二、细胞培养基的种类与基本成分 2.1 天然培养基
天然培养基是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。组织培养技术建立早期，体外培养细胞都是利用天然培养基。但是由于天然培养基制作过程复杂、批间差异大，因此逐渐被合成培养基所替代。
2.1.1 小牛血清
用于细胞培养的血清主要是牛血清，培养某些特殊细胞也用人血清、马血清等。选择用牛血清培养细胞的原因主要是来源充足、制备技术成熟、经过长时间的应用考验人们对其有比较深入的理解。牛血清分为小牛血清、新牛血清、胎牛血清。小牛血清取自出生10～30 天的小牛；新牛血清取自出生24小时之内的新生牛；胎牛血清应取自剖腹产的胎牛。显然，胎牛血清是品质高的，因为胎牛还未接触外界，血清中所含的抗体、补体等对细胞有害的成分少。牛血清对绝大多数哺乳动物细胞都是适合的，但并不排除在培养某种细胞时使用其他动物血清更合适。牛血清中含有丰富的细胞生长必须的营养成份，具有极为重要的功能。
1) 血清主要作用
(1) 提供基本营养物质：氨基酸、维生素、无机物、脂类物质、核酸衍生物等，是细胞生长必须的物质。
(2) 提供激素和各种生长因子：胰岛素、肾上腺皮质激素（氢化可的松、地塞米松）、类固醇激素（雌二醇、睾酮、孕酮）等。生长因子如成纤维细胞生长因子、表皮生长因子、血小板生长因子等。
(3) 提供结合蛋白：结合蛋白作用是携带重要的低分子量物质，如白蛋白携带维生素、脂肪、以及激素等，转铁蛋白携带铁。结合蛋白在细胞代谢过程中起重要作用。
(4) 提供促接触和伸展因子使细胞贴壁免受机械损伤，对培养中的细胞起到某些保护作用。
2) 优点和缺点
血清是非常复杂的混合物，成分多样，含有各种生理平衡的分子量差别很大的生物分子，有的对细胞生长有促进作用，如含有携带激素、矿物质、微量元素和脂类物质的转运蛋白等。血清能够提供细胞贴壁因子和扩散因子。血清中含有起稳定作用和解毒的因子，能够维持培养基的pH 值并抑制蛋白酶直接或间接的酶解。但是血清的加入也带来了很多问题：
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