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细胞生长和维持

利用BrdU染色检测E4鸡胚眼部增殖细胞

细胞培养是生命科学研究中的一项基础技术,用于建立相关的生物模型,或生产重组蛋白、病毒颗粒或生物疗法。细菌、酵母和哺乳动物细胞等培养细胞的生长和维护,是在生物安全柜(通常称为细胞或组织培养柜)中进行的,并采用适当的无菌操作技术,以防止微生物和化学污染。   

细胞培养的类型

哺乳动物细胞培养中最突出的两种方法是原代培养和连续培养。原代培养直接来源于人类或动物组织,其在培养中的寿命受细胞衰老的限制。连续培养在培养中被视为“不朽”的,因为它们通常来源于患者的癌组织。细胞系也可通过使细胞不朽化来建立,并可进行连续传代,经历无数个细胞分裂周期,甚至无限期地传代



精选分类

五只装有红色液体的实验瓶排成一排,右侧是一个部分装有相同红色液体的量筒,背景为白色。
经典介质与缓冲器

您可以从一系列经过优化的细胞培养基配方中进行选择,包括 DMEM、RPMI-1640 以及无血清培养基,以满足各种细胞培养需求。

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一个实验室场景:一名研究人员出于安全考虑戴着紫色乳胶手套,手中拿着一个装有粉红色培养基的Millicell®细胞培养插件。该插件悬置于多孔板上方,该多孔板的多个孔中也装有相同的粉红色培养基。图像的焦点集中在细胞培养插件和多孔板上,突出了它们在细胞培养应用中的重要性。背景为不锈钢表面,这是实验室环境中常见的特征,便于清洁和灭菌。
Millicell® 细胞培养插件和培养板

使用 Millicell® 插入件、培养板、腔室载玻片和培养瓶,优化细胞培养。实现符合生物学特征的细胞生长,可选择悬挂式或立式插入件。

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图片描绘了一个实验室场景:一只戴着手套的手正从试管架上挑选其中一根试管。每根试管中都浸着浸在透明液体中的绿色植物茎,这暗示这是一项植物学研究或实验。
细胞培养辅料与试剂

浏览高品质的细胞培养辅料,包括血清、生长因子、细胞因子、激素和冷冻试剂。

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组织培养柜中的细胞培养工作流程
FBS——胎牛血清与胎犊血清

胎牛血清(FBS)或胎犊血清(FCS)富含促生长因子,是哺乳动物细胞培养的理想补充剂。

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细胞培养中的维持与增殖

细胞既可以悬浮培养,也可以以附着在组织培养瓶或多孔板上的二维单层形式培养。培养方法取决于细胞的来源组织;源自血液的细胞通常以悬浮状态生长,而源自实体组织的细胞则通常以单层形式生长。

与在二维表面培养的细胞相比,三维细胞培养模型(类器官和球体)通常被认为更能模拟细胞在体内的环境。 球体通常由癌细胞系或肿瘤活检样本(患者来源异种移植模型,即PDX)在超低附着培养板中形成自由漂浮的细胞聚集体,而类器官通常源自组织干细胞,这些干细胞被嵌入细胞外基质(ECM)水凝胶基质中并在此分化。

细胞生长阶段

确保细胞充分生长对于从细胞培养研究中获取准确数据至关重要。细胞计数可通过血细胞计数板或自动细胞计数仪进行,后者能提供更精确的计数结果。

细胞在培养中的生长通常经历四个阶段:

  1. 滞后期——细胞正在适应培养条件,此时不进行分裂。
  2. 对数生长期——细胞处于活跃分裂状态,因此这是评估细胞群生长或收集数据的最佳阶段。对数生长期的后期是传代(亚培养)细胞的最佳时机。
  3. 平台期(静止期)——随着细胞汇合度接近100%,生长速度减缓;此时细胞废物积累、资源耗尽,细胞最易受到应激或损伤。
  4. 衰退期——随着细胞死亡占主导地位,活细胞数量逐渐减少。

细胞培养基、补充剂和试剂

培养细胞需要营养物质来维持生长。哺乳动物细胞培养基除了必须提供均衡的盐类、碳水化合物、氨基酸、维生素、脂肪酸和脂质、蛋白质和肽、微量元素以及生长因子外,还必须维持生理pH值。 胎牛血清(FBS)是哺乳动物细胞培养中最广泛使用的生长补充剂,因为它含有上述许多必需的细胞营养物质,且已被证实能支持培养中细胞和组织的生长。对于需要定义培养基或减少动物成分的应用,无异种成分培养基配方提供了成分明确的无动物来源配方。

由于培养基和补充剂通常为条件致病微生物的生长提供了丰富的营养,因此成功的细胞培养需要采用无菌操作技术并进行定期观察,以确保不存在可能导致细胞死亡或干扰类体内生长情况的污染物。对于无法通过显微镜观察到的常见微生物污染物,使用支原体检测试剂进行常规筛查可保护细胞培养和组织扩增环境。  

酵母培养物,如酿酒酵母S. cerevisiae)和帕斯托氏酵母P. pastoris,Pichia),常用于重组蛋白表达和基因功能研究。酵母培养基配方中通常包含的关键营养成分包括蛋白胨、酵母提取物以及麦芽糖或葡萄糖。

细胞传代技巧与诀窍

细胞传代是常规细胞培养中维持细胞健康和最佳生长状态的关键步骤。本教程将详细讲解细胞传代的过程,包括细胞汇合度与细胞密度的作用。细胞传代的操作流程包括监测和计数细胞、胰蛋白酶处理或细胞解离,以及将细胞重新接种到新的培养器中。

细胞培养环境和培养器皿

培养细胞的生长和操作使用一次性无菌塑料器皿,包括组织培养瓶和多孔板、血清移液管、无菌瓶顶滤器以及无菌注射器滤器。塑料组织培养瓶和培养板通常经过处理,以形成亲水表面,从而促进贴壁细胞的附着。 作为二维表面的替代方案,基于微孔膜的培养板为复杂的细胞实验(如细胞迁移、细胞间通讯和细胞极化)提供了更接近生理条件的生长环境。

培养细胞必须在能够再现其来源生物体内相应参数的温度和气体环境中维持。含有细胞和培养基的培养器通常放置在能够精确控制温度和气体混合物的培养设备中。然而,采用微流控技术并能实现对持续培养中细胞成像的小型台式培养系统,能够为预测性体外模型提供最真实的环境。

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