细胞培养核心技术发展近况

【摘要】细胞培养这种技术方法已经在生物与医学的研究、应用中得到了广泛的采用。细胞培养分为原代与传代培养两种，有着独特的生物学性质，需要无菌、恒温、充分营养等环境。细胞培养技术有着非常广阔的发展的空间与前景，但是也面临着一些问题与挑战。

【关键词】细胞培养；核心技术；培养方式

0引言

1885年W Rous对离体培养的尝试是组织细胞培养技术的萌芽，1907年LLarrison将组织培养转化为技术标志着细胞培养技术的诞生。细胞培养技术随着抗生素、培养基、工艺方法等方面的不断改进而有了更加深入的研究与应用。20世纪60年代，随着细胞培养仪器、试剂的改善，细胞培养成为了现代生物研究的基本技术。

1细胞培养概述

1.1细胞培养概念

细胞培养指的是将生物机体内的器官、组织或者细胞等在模拟机体的生理环境内进行体外培养，实现细胞的生存、生长与繁殖过程。细胞培养不仅仅是针对动物细胞，还包括植物细胞。

1.2细胞培养的优点

细胞培养能够实现细胞的均一性与线性放大，能够适应各种规模的研究；细胞的培养条件可以人为控制与改变，有利于研究各种外界因素对细胞的影响；细胞培养是在体外进行的，便于观察、记录、分析等。

1.3细胞培养的局限性

细胞体外培养的体现并不能够实现与体内环境的完全一致，这就导致细胞生物学特性有一定的变化。因此，细胞体外培养条件下得到的相应的结果可能与体内细胞真实情况存在差异，在进行细胞培养研究时要充分考虑这点。

2细胞培养的环境与条件

2.1无菌环境

细胞体外培养成功的首要条件就是无菌的培养环境。细胞进行体外培养时没有抵抗微生物的能力，如果出现微生物污染或在自身代谢物累积的情况就可能会导致细胞死亡。在体外细胞培养的过程中要确保培养环境无菌，并及时清理细胞代谢物。

2.2恒温环境

细胞需要恒定的、适宜的温度才能够旺盛生长，如果出现温度偏离或者波动就会造成细胞的损伤。

2.3气体环境

当进行哺乳动物的细胞培养时，气体环境就成为了必需的条件，主要需要氧气与二氧化碳，氧气能够供给细胞生长所需的能力，二氧化碳能够为细胞增殖提供所需成分，还能够调节培养基中的pH值。

2.4缓冲环境

主要的作用就是为细胞渗透压提供缓冲系统，让培养液能够维持细胞培养生理范围内的酸碱度，为细胞的代谢提供水分和无机离子。

2.5培养基

培养基能够为细胞培养提供营养成分，还能够促进细胞的增殖。作为细胞生长的直接环境，培养基包括天然与合成两种。天然培养基主要是从动物体液或者组织中进行分离与提取，而合成培养基是根据天然培养基的成本进行模拟合成。

3细胞培养方式

3.1Monolayer culture（贴壁培养）

贴壁依赖性的细胞适合采用这种培养方式。这种方式指的是细胞在实体组织中需要相互依赖，当进行体外培养时需要将其贴附于没有化学作用的物质上进行生存、生长、繁殖等，当平面被铺满时会由于其单面生长的性质而出现接触抑制。

3.2Suspension culture（悬浮培养）

当细胞没有贴壁依赖形式适合采用悬浮培养的方式，细胞悬浮在液体培养集中进行增殖，这种培养方式适合用于较大规模的细胞培养中。

3.3mmobilizing culture（固化培养）

这种培养方式适合与贴壁依赖性与非贴壁依赖性两种细胞的培养，剪切力较低、传递效果较好、生产密度较高、收集方便、分离纯化等特点。这种方法包括微载体培养、中空纤维培养、微囊法培养等。

4细胞培养的技术

4.1无菌操作与污染测试

在细胞培养中最基本也最重要的要求就是无菌操作。在细胞培养的整个过程中包括步骤、试剂、耗材、器材等方面都不能够受到污染。大部分受到污染的细胞都需要丢弃，还需要彻底消毒其培养环境。

在整个的细菌培养过程中主要包括化学污染与生物污染两种类型的污染。化学污染主要是出现在培养基与试剂中，主要的形式就是细胞内毒素，这种毒素会刺激部分细胞产生激素或者细胞因子，影响细胞的生长与实验结果。因此，细胞培养中的耗材必须确保没有内毒素。生物污染主要包括细菌、霉菌、酵母污染，病毒支原体污染，细胞交叉污染。细菌、霉菌、酵母污染较为容易发现，能够通过及时的措施来减少影响范围；病毒、支原体污染较难发现，会造成整个实验室或者多个实验室细胞污染的情况；交叉污染较为常见也非常严重，包括种间与种内两种，规范操作、减少同时操作细菌种类、从源头上进行控制都能够避免交叉感染。

4.2细胞冻存与复苏

细胞进行低温冻存主要的目的是减少细菌体外培养污染的几率，减少传代培育造成的基因变化，便于交换、购买等。零下一百九十六摄氏度液氮低温冻存是当前最为有效与普遍的冻存方式，能够长期的对细胞活性进行保存。

虽然细胞冻存有着非常大的积极作用，但也存在着对细胞造成损害的情况，主要包括冰晶损伤与溶液渗透压损伤两个方面。冰晶损伤指的是温度下降导致细胞内外水分凝结成冰，冰晶会对细胞膜与细胞壁造成破坏，造成细胞死亡，冷却的速度越快对细胞的损伤越大。溶液渗透压损伤指的是由于溶液溶质浓度曾浩造成的细胞损伤，主要是由于细胞冷却过慢导致细胞在溶液中暴露时间过长。

细胞复苏的操作需要快速而轻柔，为了缩短复苏过程应该在复苏之前做好全部准备。如果细胞对冻存剂不敏感，解冻之后细胞可以直接加入到培养基中，如果细胞对冻存剂敏感，则需要离心去除冻存培养基，之后在进行培养。冻存的细胞非常脆弱，首次复苏后进行培养应该减少培养体积，通过细胞密度的增大来发挥细胞生长因子的作用，等到细胞完全适应了生长环境之后再进行扩大。

５总结与展望

经过长时间的研究与实践，细胞培养技术已经得到了相应的发展与完善，将改进细胞特性、优化细胞环境、扩大生产规模与提高产物产量、产率作为了细胞培养的发展方向。主要的发展目标包括：积极开发生长密度高、目标产品分泌量大的细胞系；积极研制性能优良、吸附与解离容易、重复利用的微载体；研制规模化的生物反（下转第139页）（上接第138页）应器、检测系统、细胞培养系统、细胞培养与产物分离耦合系统等；设计新型培养基促进生物制品安全；对三维细胞培养进行研究。

【参考文献】

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［责任编辑：孙珊珊］