細胞培養補充劑全解析：如何優化培養條件提升實驗成功率

來源：作者：人氣：-發表時間：2025-07-11 15:12:00【大中小】

細胞培養技術作為現代生命科學研究的基礎工具，很大程度上取決于培養環境的精確控制。在標準培養基之外，各類補充劑和試劑的應用為細胞提供了必需的營養、生長信號和支持，確保細胞能夠在體外環境中維持其生理功能和增殖能力。本專題將深入探討細胞培養中常用的各類補充劑和試劑，包括血清、附著因子、細胞因子、激素、細胞解離試劑以及細胞冷凍試劑，全面解析它們的功能、應用及其在細胞培養中的重要性。

血清：細胞培養中的天然營養庫

血清在細胞培養中扮演著不可替代的角色，它是一種復雜的混合物，含有多種支持細胞生長和存活的成分。血清指的是血液凝固后，去除纖維蛋白原及某些凝血因子后分離出的淡黃色透明液體，或者指纖維蛋白原已被除去的血漿。在細胞培養中，血清的主要作用體現在多個層面，為細胞提供了全面的支持系統。

血清最基本的功能是提供維持細胞指數生長所需的營養物質。這些營養包括基礎培養基中沒有或含量很少的營養物，以及主要的低分子營養物。具體而言，血清中含有氨基酸、維生素、無機物、脂類物質、核酸衍生物等，這些都是細胞生長和代謝所必需的基礎營養物質。例如，甘氨酸、丙氨酸等氨基酸可參與細胞內蛋白質的合成；維生素B族可作為細胞內多種酶的輔酶，參與細胞的代謝過程。這些營養物質的豐富組合使得血清成為細胞培養中不可或缺的補充劑。

血清還含有多種激素和生長因子，這些物質對細胞的生長和代謝具有重要的調節作用。血清中含有胰島素、生長激素、腎上腺皮質激素、類固醇激素等多種激素，能夠調節細胞的代謝活動。此外，血清還含有多種生長因子，如成纖維細胞生長因子(FGF)、表皮生長因子(EGF)、血小板生長因子等，這些生長因子能夠促進細胞的增殖、分化和維持細胞功能。這些激素和生長因子的協同作用為細胞提供了復雜的生長信號，確保細胞在體外環境中能夠正常生長和分裂。

除了提供營養物質和生長信號外，血清還含有重要的結合蛋白，這些蛋白在細胞代謝過程中發揮著關鍵作用。血清中的白蛋白可攜帶維生素、脂肪和激素等重要物質，而轉鐵蛋白則負責攜帶鐵等礦物質。這些結合蛋白能夠識別并結合維生素、脂類、金屬和其他激素等重要物質，調節它們的活性和生物利用度，從而影響細胞的功能。通過這種方式，血清幫助維持培養環境中各種活性物質的平衡狀態。

血清對細胞附著和鋪展的支持也是其重要功能之一。細胞在培養皿或培養瓶表面的附著是大多數細胞類型生長的前提條件。血清中含有促進細胞貼壁的因子，這些因子有助于細胞附著在培養基質上，使細胞能夠牢固地附著，避免因機械作用而受損，從而維持細胞的穩定性和完整性。血清中的這些促貼壁因子在無血清培養基系統中尤為重要，因為缺少這些因子會導致細胞貼壁效果顯著下降。

血清蛋白形成的粘度是血清的另一個重要特性，這種粘度可以保護細胞免受機械損傷，特別是在懸浮培養攪拌時，粘度的作用尤為重要。此外，血清還具有抑制蛋白酶的作用，在貼壁細胞傳代時可將剩余胰蛋白酶失活，從而保護細胞不受胰蛋白酶的損傷。這些保護機制確保了細胞在培養過程中的完整性和活力。

在實際應用中，血清通常以2-10%的濃度添加到培養基中，為細胞提供全面的營養成分、激素、生長因子以及附著因子。此外，血清還能夠作為細胞培養系統的緩沖成分，防止pH值變化、蛋白水解活性、重金屬、內毒素等不利因素干擾細胞的生長，或者對細胞產生毒性影響。這種緩沖作用確保了培養環境的穩定，為細胞提供了良好的生長條件。

血清的成分復雜且批次間存在差異，這可能導致實驗結果的變異性。此外，血清中的某些成分可能對某些敏感細胞類型產生不利影響。因此，在某些情況下，研究人員可能會選擇使用無血清培養基，通過添加特定的生長因子和細胞因子來模擬血清的作用，同時避免血清帶來的潛在問題。

血清作為一種多功能的細胞培養補充劑，為細胞提供了營養、生長信號、保護機制等多種支持，是大多數細胞培養系統中不可或缺的組成部分。理解血清在細胞培養中的作用對于優化培養條件、提高細胞培養效率具有重要意義。

附著因子：細胞與培養表面的橋梁

在細胞培養過程中，許多細胞類型需要附著于培養表面才能正常生長和分裂。附著因子作為細胞與培養表面之間的"橋梁"，在細胞培養中扮演著至關重要的角色。這些分子能夠促進細胞與培養基質的粘附，為細胞提供生長和分裂所需的物理支持。

附著因子是一類能夠促進細胞附著和生長的蛋白質，它們能夠模擬細胞在體內的附著環境，促進細胞的附著和增殖。常見的細胞粘附因子包括膠原蛋白、纖維連接蛋白和層粘連蛋白等。這些蛋白質能夠通過與細胞表面受體的相互作用，促進細胞與培養表面的粘附。在體內環境中，這些蛋白質構成了細胞外基質的主要成分，為細胞提供結構支持和生長信號。

細胞附著過程是一個復雜的過程，涉及多種因素的協同作用。首先，細胞外基質成分（如層粘連蛋白、纖維連接蛋白等）會吸附于培養表面。然后，細胞通過其表面表達的粘附因子與這些細胞外基質結合，完成附著過程。一些特殊的促細胞附著物質（如層粘連蛋白、纖維連接蛋白、Ⅲ型膠原、血清擴展因子等）可能參加細胞的貼附過程。這些促細胞附著因子均為蛋白質，存在于培養液尤其是血清中。在培養過程中，這些帶陽電荷的促貼附因子先吸附于底物上，懸浮的圓形細胞再與已吸附的有促貼附物質的底物附著，以后細胞將伸展成其原來的形態。

血清是附著因子的重要來源，在細胞培養中，血清中含有促貼壁因子，而無血清培養基工藝中由于缺少這種促貼壁因子，細胞的貼壁效果會下降很多。此外，一些特定的化合物，如多聚賴氨酸，也可以作為非特異性附著因子使用。多聚賴氨酸通過增強細胞膜的負電荷離子與細胞培養物表面粘附因子的正電荷之間的靜電相互作用，促進細胞與固相基質的粘附。當它被細胞培養表面吸收時，多聚-L-賴氨酸可起到增加可用于細胞結合的帶正電位點的作用。這種靜電相互作用是細胞與培養表面附著的基本機制之一。

影響細胞附著的因素多種多樣，包括細胞類型、生物因素和機械物理因素等。不同類型的細胞對附著的需求和能力存在差異，例如，巨噬細胞的附著能力最強，而成纖維細胞、上皮細胞和血細胞的附著能力依次減弱。生物因素方面，血清和培養液中的促附著因子對細胞附著有重要影響。機械和物理因素如離心、培養液流動和溫度等也會影響細胞附著。離心可以促進附著，而培養液流動可阻止細胞附著，低溫則可抑制附著。

在實際應用中，研究人員常常根據細胞類型和實驗需求選擇合適的附著因子。例如，對于難以附著的細胞類型，可能會使用多聚賴氨酸或層粘連蛋白涂層來增強附著效果。此外，在無血清培養系統中，附著因子的選擇尤為重要，因為缺乏血清中的自然附著因子，細胞的貼壁效果會顯著下降。

附著因子不僅影響細胞的附著能力，還可能對細胞的生長和分化產生深遠影響。研究表明，細胞與培養表面的相互作用可以影響細胞的基因表達、形態和功能。例如，某些細胞類型在懸浮培養中可能會表現出不同的生長特性或分化潛能。因此，優化附著因子的選擇和應用對于獲得最佳的細胞培養結果至關重要。

附著因子作為細胞與培養表面之間的"橋梁"，在細胞培養中發揮著不可替代的作用。通過促進細胞附著和鋪展，附著因子為細胞提供了生長和分裂的物理基礎，同時也影響著細胞的生物學特性。理解附著因子的作用機制和影響因素，對于優化細胞培養條件、提高細胞培養效率具有重要意義。

細胞因子：調控細胞行為的多功能信號分子

細胞因子是一類在體內和體外環境中調節細胞功能的多功能信號分子。它們在細胞培養中扮演著至關重要的角色，能夠影響細胞的生長、分化、存活和功能表達。理解細胞因子的作用機制對于優化細胞培養條件、調控細胞行為具有重要意義。

細胞因子在調節免疫反應方面同樣不可或缺。在細胞培養中，細胞因子如白細胞介素(IL)和腫瘤壞死因子(TNF)不僅參與細胞間的信號傳遞，還能夠影響免疫細胞的活性和功能。例如，白介素家族細胞因子參與調節干細胞動員的各個階段，其中IL-3、IL-6、IL-33、LIF具有正向調控作用。這些免疫調節功能使細胞因子成為研究免疫系統和開發免疫治療策略的重要工具。

集落刺激因子是另一類重要的細胞因子，具有干細胞動員、促進神經元再生和血管再生的作用，是目前造血祖細胞(HPCs)動員最有效的細胞因子。G-CSF和GM-CSF作為美國FDA批準用于自體和異體干細胞動員的細胞因子，主要影響骨髓細胞的造血。這些功能使集落刺激因子成為研究血液系統和免疫系統的重要工具。

腫瘤壞死因子是另一類重要的細胞因子，可刺激干細胞進行免疫調節、調控干細胞的自我更新和增殖。TNF-α可直接影響造血干細胞(HSCs)的命運，對其繁殖、自我更新能力以及增殖具有負調控作用。TNF-α對神經干細胞(NSCs)的再生調節具有雙重作用，與TNFR1結合促進NSCs凋亡從而抑制神經再生，與TNFR2結合促進NSCs的增殖和存活。這種雙重調節作用反映了細胞因子在細胞命運決定中的復雜角色。

轉化生長因子 beta(TGF beta)家族的細胞因子無處不在，具有多種功能，對生存至關重要。它們在生長、發育、炎癥、修復和宿主免疫中發揮著核心作用。哺乳動物的TGF beta異構體(TGF beta 1、beta 2 和beta 3)作為潛在的前體分泌，擁有多種細胞表面受體，并產生至少兩種介導信號轉導的受體。這些信號通路的復雜性反映了細胞因子在細胞功能調控中的核心地位。

在細胞培養中，生長因子的添加可以顯著促進細胞的增殖和生長。例如，成纖維細胞生長因子(FGF)和胰島素樣生長因子(IGF)在細胞培養中被廣泛使用，能夠刺激細胞分裂和增殖，從而提高細胞的數量。此外，生長因子還對細胞的分化起著重要的調控作用。某些生長因子如轉化生長因子β(TGF-β)能夠促使干細胞向特定類型的細胞轉化，這對于組織工程和再生醫學研究具有重要意義。

激素：精細調控細胞功能的化學信號

激素作為一類在體內和體外環境中精細調控細胞功能的化學信號，在細胞培養中扮演著至關重要的角色。這些分子通常以極低濃度發揮作用，卻能產生顯著的生物學效應，對細胞的生長、分化和功能具有深遠影響。理解激素在細胞培養中的作用對于優化培養條件、模擬體內環境具有重要意義。

在細胞培養中，激素主要用于調節細胞行為，研究激素對細胞的影響，或模擬體內的生理環境。植物細胞培養中，生長素和細胞分裂素是最基本的激素，對細胞的分裂和生長具有關鍵作用。植物細胞的分裂和生長特別需要植物激素的調節，促進生長的生長素和促進細胞分裂的分裂素是最基本的激素。植物細胞的分裂、生長、分化和個體生長周期都有相應的激素參與調節。這些激素的精確平衡對于植物細胞培養的成功至關重要。

在動物細胞培養中，各種激素根據具體的實驗需求使用。血清是激素的重要來源，它含有多種激素，如胰島素、生長激素、腎上腺皮質激素、類固醇激素等，這些激素能夠調節細胞的代謝活動。此外，研究人員也可以根據實驗需求添加特定的激素，以研究其對細胞的影響或模擬特定的生理狀態。

胰島素是動物細胞培養中常用的激素之一，它能促進細胞利用葡萄糖和氨基酸，用量通常為1～10U/ml。胰島素通過與細胞膜上的胰島素受體結合，激活一系列信號通路，促進葡萄糖的攝取和利用，影響細胞的代謝活動。在細胞培養中，胰島素的添加可以促進細胞的生長和存活，為細胞提供能量來源。

在細胞培養基中，激素通常以極低濃度添加，反映了其作為信號分子的特性。這些激素通過與細胞膜上的受體或細胞內的受體結合，激活特定的信號通路，調控基因表達和細胞功能。與生長因子類似，不同類型的細胞對激素的敏感性和反應存在差異，因此需要根據具體的細胞類型和實驗需求優化激素的種類和濃度。

激素在細胞培養中的應用不僅限于基本的細胞生長支持，在特定的研究領域具有重要價值。例如，在內分泌學研究中，研究人員可以使用特定的激素刺激或抑制特定的信號通路，研究其對細胞功能的影響。在生殖醫學研究中，激素如雌二醇、孕酮等可用于研究其對生殖細胞和生殖相關細胞的影響。在癌癥研究中，激素如雌激素、雄激素等可用于研究其對激素依賴性腫瘤細胞的影響。

激素作為精細調控細胞功能的化學信號，在細胞培養中發揮著不可替代的作用。通過精確調控激素的種類和濃度，研究人員可以模擬體內的生理環境，研究激素對細胞的影響，為各種生物學研究和應用提供支持。隨著對激素作用機制的深入理解，其在細胞培養中的應用將更加精確和有效，為生命科學研究和生物技術應用開辟新的可能性。

細胞解離試劑：細胞培養中的關鍵操作工具

細胞解離試劑是細胞培養過程中不可或缺的關鍵操作工具，主要用于將細胞從培養表面或組織中分離出來，以便進行傳代培養、計數或其他實驗操作。這些試劑通過特異性消化細胞間的連接蛋白，使細胞脫離培養表面或組織結構，成為懸浮狀態的單個細胞。理解細胞解離試劑的作用機制和使用方法對于細胞培養操作的成功至關重要。

胰蛋白酶是最常用的細胞解離試劑之一，它是一種絲氨酸蛋白水解酶，能夠特異性地消化細胞膜上的蛋白質，特別是那些參與細胞與培養表面粘附的蛋白質。胰蛋白酶的作用機制是通過水解細胞表面的粘附蛋白，破壞細胞與培養表面的連接，從而使細胞從培養表面脫落。在實際應用中，胰蛋白酶通常以0.05%-0.25%的濃度使用，根據細胞類型和培養條件的不同，解離時間也有所差異，通常為1-5分鐘。

除了胰蛋白酶，Versene溶液（EDTA溶液）和膠原酶也是常用的細胞解離試劑。Versene溶液通過螯合細胞外基質中的鈣離子，破壞細胞間的連接，從而促進細胞解離。膠原酶則特異性地消化細胞外基質中的膠原蛋白，適用于解離含有大量膠原蛋白的組織或細胞層。這些解離試劑可以多種形式提供，包括酶促和化學形式，以滿足研究人員進行貼壁細胞培養的需要。

在組織解離方面，組織解離液是由多種生物酶組成的混合物，可溫和、快速、高效地將組織中的結締組織酶解并釋放出細胞，形成細胞懸液。組織解離液適用于脾臟、肝臟、腎臟、胰腺、胃黏膜組織、膽囊、腫瘤組織等多種組織的細胞分離。解離組織獲得的細胞具有高活性，可保留細胞的表面抗原等特點，細胞可用于細胞培養、細胞分選、藥物篩選、單細胞測序等。這些組織解離技術為獲取特定組織的細胞提供了有效的手段。

細胞解離試劑的使用需要精確控制，以避免對細胞造成損傷。過度使用胰蛋白酶會對細胞產生不利影響，例如改變細胞的表面標記，降低細胞的活力。因此，為了保證細胞培養的最佳條件，有必要改善胰蛋白酶的應用過程，并盡量減少使用。通常，細胞解離后需要立即用培養基終止解離過程，并進行離心收集，以減少細胞暴露在解離試劑中的時間。

在實際操作中，細胞解離試劑的使用步驟通常包括：準備解離試劑，移除培養基，加入適量的解離試劑，孵育一定時間后，觀察細胞解離情況，終止解離過程，收集細胞懸液，離心收集細胞，重懸細胞等。這些步驟需要精確控制，以獲得高質量的細胞懸液。

細胞解離試劑作為細胞培養中的關鍵操作工具，在細胞傳代、計數和其他實驗操作中發揮著不可替代的作用。通過選擇合適的解離試劑和優化解離條件，研究人員可以高效地將細胞從培養表面或組織中分離出來，為后續實驗提供高質量的細胞懸液。隨著重組蛋白技術和新型解離試劑的發展，細胞解離過程將更加高效和溫和，為細胞培養研究提供更好的支持。

細胞冷凍試劑：細胞長期保存的關鍵保障

細胞冷凍試劑是細胞培養中用于保護細胞在冷凍過程中免受損傷的關鍵試劑，它們在細胞長期保存中發揮著不可替代的作用。通過防止冰晶形成和保護細胞結構，細胞冷凍試劑使得細胞能夠在極低溫度下長期保存，同時保持其活性和功能特性。理解細胞冷凍試劑的作用機制和使用方法對于細胞培養和研究具有重要意義。

細胞凍存是細胞培養、引種、保種和保證實驗順利進行的重要技術手段。通過使用細胞冷凍試劑，研究人員可以將細胞保存在-196℃的液氮中，使細胞暫時脫離生長狀態而將其細胞特性保存起來。這種保存方法使得細胞可以在需要時復蘇，繼續進行培養和研究，為生命科學研究提供了寶貴的時間和資源。

二甲亞砜(DMSO)是細胞冷凍中最常用的保護劑，它能夠提高細胞膜對水的通透性，加上緩慢冷凍可使細胞內的水分滲出細胞外，減少細胞內冰晶的形成，從而減少細胞損傷。DMSO是一種非質子極性溶劑，常用于化學反應、PCR反應以及在細胞、組織和器官的保存中用作玻璃化低溫冷凍防護劑。DMSO用于細胞冷凍培養基內，可以保護細胞免受冰晶引起的機械性損傷。

通用細胞凍存液是一種即用型的培養細胞低溫凍存液，適用于絕大部分的哺乳動物細胞凍存，對各種腫瘤細胞系、原代細胞（如T細胞、NK細胞）有很好的凍存效果。凍存液中包含了細胞凍存所需的所有組分，主要成分是高分子保護劑和少量的DMSO，并在此基礎上優化了相關組分，可大大提高復蘇時細胞的存活率。這些即用型凍存液簡化了凍存過程，提高了操作效率。

在實際應用中，細胞冷凍試劑的使用通常遵循特定的程序。使用DMSO作為保護劑時，通常配制含有細胞培養用培養基、10-20%血清和5-10% DMSO的冷凍培養基。然后，將貼壁細胞用其他合適的方法消化，收集處于對數增長期的細胞，用冷凍培養基懸浮細胞，使細胞密度為10^6-10^7 cells/ml，平均分配細胞到凍存管內，按照標準凍存程序冷凍細胞，凍存在-70℃或更低的溫度內。這種逐步冷凍的過程使得細胞內的水分逐漸滲出，減少了冰晶的形成，保護了細胞結構。

細胞復蘇是細胞冷凍的逆過程，同樣需要精細的操作。復蘇細胞應采用快速融化的方法，這樣可以保證細胞外結晶在很短的時間內即融化，避免由于緩慢融化使水分滲入細胞內形成胞內再結晶對細胞造成損傷。快速融化通常在37℃水浴中進行，然后立即稀釋細胞懸液，減少DMSO的濃度，保護細胞免受DMSO的毒性影響。

細胞冷凍試劑的使用需要注意幾個關鍵點。首先，確保凍存前細胞生長情況良好，例如處于對數生長期的細胞，并且凍存時存活率大于90%。其次，按照標準的冷凍和復蘇程序操作，避免溫度變化過快導致的細胞損傷。此外，DMSO等冷凍試劑通常有毒性，需要在細胞復蘇后及時稀釋，減少對細胞的潛在損傷。

細胞冷凍試劑作為細胞長期保存的關鍵保障，在細胞培養和研究中發揮著不可替代的作用。通過選擇合適的冷凍試劑和優化冷凍條件，研究人員可以高效地保存細胞，為生命科學研究和生物技術應用提供穩定的細胞資源。隨著冷凍技術的發展，細胞冷凍試劑和冷凍方法將不斷完善，為細胞保存提供更好的支持。

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分類	物料編碼	產品名	規格型號
血清	EBM0084A-100ML	小牛血清	100ML
	EBM0084A-500ML	小牛血清	500ML
	DCL0119A-1g	人血清白蛋白	1g
	DCL0119A-10g	人血清白蛋白	10g
	DCL0001AR-5g	牛血清白蛋白（無蛋白酶，低內毒素）	5g
	DCL0001AR-500g	牛血清白蛋白（無蛋白酶，低內毒素）	500g
	DCL0001AR-100g	牛血清白蛋白（無蛋白酶，低內毒素）	100g
	DBM0066A-100L	無血清細胞培養基DBM0066A	100L/袋
附著因子	ALK0061A	ε-聚賴氨酸鹽酸鹽	1kg
附著因子		層粘連蛋白 (LN)	1mg
細胞因子		人表皮生長因子	100 μg
細胞因子		堿性成纖維細胞生長因子	50ug
激素		重組人胰島素	1g
細胞解離	DCE0060I-1g	重組胰蛋白酶	1g
細胞解離	ECE1169A-100mg	膠原酶Ⅱ型	100mg
細胞冷凍	AJL0007K-100ml	DMSO	100ml
細胞冷凍	AJL0007A-500ml	DMSO	500ml