细胞培养补充剂全解析：如何优化培养条件提升实验成功率

来源：作者：人气：-发表时间：2025-07-11 15:12:00【大中小】

细胞培养技术作为现代生命科学研究的基础工具，很大程度上取决于培养环境的精确控制。在标准培养基之外，各类补充剂和试剂的应用为细胞提供了必需的营养、生长信号和支持，确保细胞能够在体外环境中维持其生理功能和增殖能力。本专题将深入探讨细胞培养中常用的各类补充剂和试剂，包括血清、附着因子、细胞因子、激素、细胞解离试剂以及细胞冷冻试剂，全面解析它们的功能、应用及其在细胞培养中的重要性。

血清：细胞培养中的天然营养库

血清在细胞培养中扮演着不可替代的角色，它是一种复杂的混合物，含有多种支持细胞生长和存活的成分。血清指的是血液凝固后，去除纤维蛋白原及某些凝血因子后分离出的淡黄色透明液体，或者指纤维蛋白原已被除去的血浆。在细胞培养中，血清的主要作用体现在多个层面，为细胞提供了全面的支持系统。

血清最基本的功能是提供维持细胞指数生长所需的营养物质。这些营养包括基础培养基中没有或含量很少的营养物，以及主要的低分子营养物。具体而言，血清中含有氨基酸、维生素、无机物、脂类物质、核酸衍生物等，这些都是细胞生长和代谢所必需的基础营养物质。例如，甘氨酸、丙氨酸等氨基酸可参与细胞内蛋白质的合成；维生素B族可作为细胞内多种酶的辅酶，参与细胞的代谢过程。这些营养物质的丰富组合使得血清成为细胞培养中不可或缺的补充剂。

血清还含有多种激素和生长因子，这些物质对细胞的生长和代谢具有重要的调节作用。血清中含有胰岛素、生长激素、肾上腺皮质激素、类固醇激素等多种激素，能够调节细胞的代谢活动。此外，血清还含有多种生长因子，如成纤维细胞生长因子(FGF)、表皮生长因子(EGF)、血小板生长因子等，这些生长因子能够促进细胞的增殖、分化和维持细胞功能。这些激素和生长因子的协同作用为细胞提供了复杂的生长信号，确保细胞在体外环境中能够正常生长和分裂。

除了提供营养物质和生长信号外，血清还含有重要的结合蛋白，这些蛋白在细胞代谢过程中发挥着关键作用。血清中的白蛋白可携带维生素、脂肪和激素等重要物质，而转铁蛋白则负责携带铁等矿物质。这些结合蛋白能够识别并结合维生素、脂类、金属和其他激素等重要物质，调节它们的活性和生物利用度，从而影响细胞的功能。通过这种方式，血清帮助维持培养环境中各种活性物质的平衡状态。

血清对细胞附着和铺展的支持也是其重要功能之一。细胞在培养皿或培养瓶表面的附着是大多数细胞类型生长的前提条件。血清中含有促进细胞贴壁的因子，这些因子有助于细胞附着在培养基质上，使细胞能够牢固地附着，避免因机械作用而受损，从而维持细胞的稳定性和完整性。血清中的这些促贴壁因子在无血清培养基系统中尤为重要，因为缺少这些因子会导致细胞贴壁效果显著下降。

血清蛋白形成的粘度是血清的另一个重要特性，这种粘度可以保护细胞免受机械损伤，特别是在悬浮培养搅拌时，粘度的作用尤为重要。此外，血清还具有抑制蛋白酶的作用，在贴壁细胞传代时可将剩余胰蛋白酶失活，从而保护细胞不受胰蛋白酶的损伤。这些保护机制确保了细胞在培养过程中的完整性和活力。

在实际应用中，血清通常以2-10%的浓度添加到培养基中，为细胞提供全面的营养成分、激素、生长因子以及附着因子。此外，血清还能够作为细胞培养系统的缓冲成分，防止pH值变化、蛋白水解活性、重金属、内毒素等不利因素干扰细胞的生长，或者对细胞产生毒性影响。这种缓冲作用确保了培养环境的稳定，为细胞提供了良好的生长条件。

血清的成分复杂且批次间存在差异，这可能导致实验结果的变异性。此外，血清中的某些成分可能对某些敏感细胞类型产生不利影响。因此，在某些情况下，研究人员可能会选择使用无血清培养基，通过添加特定的生长因子和细胞因子来模拟血清的作用，同时避免血清带来的潜在问题。

血清作为一种多功能的细胞培养补充剂，为细胞提供了营养、生长信号、保护机制等多种支持，是大多数细胞培养系统中不可或缺的组成部分。理解血清在细胞培养中的作用对于优化培养条件、提高细胞培养效率具有重要意义。

附着因子：细胞与培养表面的桥梁

在细胞培养过程中，许多细胞类型需要附着于培养表面才能正常生长和分裂。附着因子作为细胞与培养表面之间的"桥梁"，在细胞培养中扮演着至关重要的角色。这些分子能够促进细胞与培养基质的粘附，为细胞提供生长和分裂所需的物理支持。

附着因子是一类能够促进细胞附着和生长的蛋白质，它们能够模拟细胞在体内的附着环境，促进细胞的附着和增殖。常见的细胞粘附因子包括胶原蛋白、纤维连接蛋白和层粘连蛋白等。这些蛋白质能够通过与细胞表面受体的相互作用，促进细胞与培养表面的粘附。在体内环境中，这些蛋白质构成了细胞外基质的主要成分，为细胞提供结构支持和生长信号。

细胞附着过程是一个复杂的过程，涉及多种因素的协同作用。首先，细胞外基质成分（如层粘连蛋白、纤维连接蛋白等）会吸附于培养表面。然后，细胞通过其表面表达的粘附因子与这些细胞外基质结合，完成附着过程。一些特殊的促细胞附着物质（如层粘连蛋白、纤维连接蛋白、Ⅲ型胶原、血清扩展因子等）可能参加细胞的贴附过程。这些促细胞附着因子均为蛋白质，存在于培养液尤其是血清中。在培养过程中，这些带阳电荷的促贴附因子先吸附于底物上，悬浮的圆形细胞再与已吸附的有促贴附物质的底物附着，以后细胞将伸展成其原来的形态。

血清是附着因子的重要来源，在细胞培养中，血清中含有促贴壁因子，而无血清培养基工艺中由于缺少这种促贴壁因子，细胞的贴壁效果会下降很多。此外，一些特定的化合物，如多聚赖氨酸，也可以作为非特异性附着因子使用。多聚赖氨酸通过增强细胞膜的负电荷离子与细胞培养物表面粘附因子的正电荷之间的静电相互作用，促进细胞与固相基质的粘附。当它被细胞培养表面吸收时，多聚-L-赖氨酸可起到增加可用于细胞结合的带正电位点的作用。这种静电相互作用是细胞与培养表面附着的基本机制之一。

影响细胞附着的因素多种多样，包括细胞类型、生物因素和机械物理因素等。不同类型的细胞对附着的需求和能力存在差异，例如，巨噬细胞的附着能力最强，而成纤维细胞、上皮细胞和血细胞的附着能力依次减弱。生物因素方面，血清和培养液中的促附着因子对细胞附着有重要影响。机械和物理因素如离心、培养液流动和温度等也会影响细胞附着。离心可以促进附着，而培养液流动可阻止细胞附着，低温则可抑制附着。

在实际应用中，研究人员常常根据细胞类型和实验需求选择合适的附着因子。例如，对于难以附着的细胞类型，可能会使用多聚赖氨酸或层粘连蛋白涂层来增强附着效果。此外，在无血清培养系统中，附着因子的选择尤为重要，因为缺乏血清中的自然附着因子，细胞的贴壁效果会显著下降。

附着因子不仅影响细胞的附着能力，还可能对细胞的生长和分化产生深远影响。研究表明，细胞与培养表面的相互作用可以影响细胞的基因表达、形态和功能。例如，某些细胞类型在悬浮培养中可能会表现出不同的生长特性或分化潜能。因此，优化附着因子的选择和应用对于获得最佳的细胞培养结果至关重要。

附着因子作为细胞与培养表面之间的"桥梁"，在细胞培养中发挥着不可替代的作用。通过促进细胞附着和铺展，附着因子为细胞提供了生长和分裂的物理基础，同时也影响着细胞的生物学特性。理解附着因子的作用机制和影响因素，对于优化细胞培养条件、提高细胞培养效率具有重要意义。

细胞因子：调控细胞行为的多功能信号分子

细胞因子是一类在体内和体外环境中调节细胞功能的多功能信号分子。它们在细胞培养中扮演着至关重要的角色，能够影响细胞的生长、分化、存活和功能表达。理解细胞因子的作用机制对于优化细胞培养条件、调控细胞行为具有重要意义。

细胞因子在调节免疫反应方面同样不可或缺。在细胞培养中，细胞因子如白细胞介素(IL)和肿瘤坏死因子(TNF)不仅参与细胞间的信号传递，还能够影响免疫细胞的活性和功能。例如，白介素家族细胞因子参与调节干细胞动员的各个阶段，其中IL-3、IL-6、IL-33、LIF具有正向调控作用。这些免疫调节功能使细胞因子成为研究免疫系统和开发免疫治疗策略的重要工具。

集落刺激因子是另一类重要的细胞因子，具有干细胞动员、促进神经元再生和血管再生的作用，是目前造血祖细胞(HPCs)动员最有效的细胞因子。G-CSF和GM-CSF作为美国FDA批准用于自体和异体干细胞动员的细胞因子，主要影响骨髓细胞的造血。这些功能使集落刺激因子成为研究血液系统和免疫系统的重要工具。

肿瘤坏死因子是另一类重要的细胞因子，可刺激干细胞进行免疫调节、调控干细胞的自我更新和增殖。TNF-α可直接影响造血干细胞(HSCs)的命运，对其繁殖、自我更新能力以及增殖具有负调控作用。TNF-α对神经干细胞(NSCs)的再生调节具有双重作用，与TNFR1结合促进NSCs凋亡从而抑制神经再生，与TNFR2结合促进NSCs的增殖和存活。这种双重调节作用反映了细胞因子在细胞命运决定中的复杂角色。

转化生长因子 beta(TGF beta)家族的细胞因子无处不在，具有多种功能，对生存至关重要。它们在生长、发育、炎症、修复和宿主免疫中发挥着核心作用。哺乳动物的TGF beta异构体(TGF beta 1、beta 2 和beta 3)作为潜在的前体分泌，拥有多种细胞表面受体，并产生至少两种介导信号转导的受体。这些信号通路的复杂性反映了细胞因子在细胞功能调控中的核心地位。

在细胞培养中，生长因子的添加可以显著促进细胞的增殖和生长。例如，成纤维细胞生长因子(FGF)和胰岛素样生长因子(IGF)在细胞培养中被广泛使用，能够刺激细胞分裂和增殖，从而提高细胞的数量。此外，生长因子还对细胞的分化起着重要的调控作用。某些生长因子如转化生长因子β(TGF-β)能够促使干细胞向特定类型的细胞转化，这对于组织工程和再生医学研究具有重要意义。

激素：精细调控细胞功能的化学信号

激素作为一类在体内和体外环境中精细调控细胞功能的化学信号，在细胞培养中扮演着至关重要的角色。这些分子通常以极低浓度发挥作用，却能产生显著的生物学效应，对细胞的生长、分化和功能具有深远影响。理解激素在细胞培养中的作用对于优化培养条件、模拟体内环境具有重要意义。

在细胞培养中，激素主要用于调节细胞行为，研究激素对细胞的影响，或模拟体内的生理环境。植物细胞培养中，生长素和细胞分裂素是最基本的激素，对细胞的分裂和生长具有关键作用。植物细胞的分裂和生长特别需要植物激素的调节，促进生长的生长素和促进细胞分裂的分裂素是最基本的激素。植物细胞的分裂、生长、分化和个体生长周期都有相应的激素参与调节。这些激素的精确平衡对于植物细胞培养的成功至关重要。

在动物细胞培养中，各种激素根据具体的实验需求使用。血清是激素的重要来源，它含有多种激素，如胰岛素、生长激素、肾上腺皮质激素、类固醇激素等，这些激素能够调节细胞的代谢活动。此外，研究人员也可以根据实验需求添加特定的激素，以研究其对细胞的影响或模拟特定的生理状态。

胰岛素是动物细胞培养中常用的激素之一，它能促进细胞利用葡萄糖和氨基酸，用量通常为1～10U/ml。胰岛素通过与细胞膜上的胰岛素受体结合，激活一系列信号通路，促进葡萄糖的摄取和利用，影响细胞的代谢活动。在细胞培养中，胰岛素的添加可以促进细胞的生长和存活，为细胞提供能量来源。

在细胞培养基中，激素通常以极低浓度添加，反映了其作为信号分子的特性。这些激素通过与细胞膜上的受体或细胞内的受体结合，激活特定的信号通路，调控基因表达和细胞功能。与生长因子类似，不同类型的细胞对激素的敏感性和反应存在差异，因此需要根据具体的细胞类型和实验需求优化激素的种类和浓度。

激素在细胞培养中的应用不仅限于基本的细胞生长支持，在特定的研究领域具有重要价值。例如，在内分泌学研究中，研究人员可以使用特定的激素刺激或抑制特定的信号通路，研究其对细胞功能的影响。在生殖医学研究中，激素如雌二醇、孕酮等可用于研究其对生殖细胞和生殖相关细胞的影响。在癌症研究中，激素如雌激素、雄激素等可用于研究其对激素依赖性肿瘤细胞的影响。

激素作为精细调控细胞功能的化学信号，在细胞培养中发挥着不可替代的作用。通过精确调控激素的种类和浓度，研究人员可以模拟体内的生理环境，研究激素对细胞的影响，为各种生物学研究和应用提供支持。随着对激素作用机制的深入理解，其在细胞培养中的应用将更加精确和有效，为生命科学研究和生物技术应用开辟新的可能性。

细胞解离试剂：细胞培养中的关键操作工具

细胞解离试剂是细胞培养过程中不可或缺的关键操作工具，主要用于将细胞从培养表面或组织中分离出来，以便进行传代培养、计数或其他实验操作。这些试剂通过特异性消化细胞间的连接蛋白，使细胞脱离培养表面或组织结构，成为悬浮状态的单个细胞。理解细胞解离试剂的作用机制和使用方法对于细胞培养操作的成功至关重要。

胰蛋白酶是最常用的细胞解离试剂之一，它是一种丝氨酸蛋白水解酶，能够特异性地消化细胞膜上的蛋白质，特别是那些参与细胞与培养表面粘附的蛋白质。胰蛋白酶的作用机制是通过水解细胞表面的粘附蛋白，破坏细胞与培养表面的连接，从而使细胞从培养表面脱落。在实际应用中，胰蛋白酶通常以0.05%-0.25%的浓度使用，根据细胞类型和培养条件的不同，解离时间也有所差异，通常为1-5分钟。

除了胰蛋白酶，Versene溶液（EDTA溶液）和胶原酶也是常用的细胞解离试剂。Versene溶液通过螯合细胞外基质中的钙离子，破坏细胞间的连接，从而促进细胞解离。胶原酶则特异性地消化细胞外基质中的胶原蛋白，适用于解离含有大量胶原蛋白的组织或细胞层。这些解离试剂可以多种形式提供，包括酶促和化学形式，以满足研究人员进行贴壁细胞培养的需要。

在组织解离方面，组织解离液是由多种生物酶组成的混合物，可温和、快速、高效地将组织中的结缔组织酶解并释放出细胞，形成细胞悬液。组织解离液适用于脾脏、肝脏、肾脏、胰腺、胃黏膜组织、胆囊、肿瘤组织等多种组织的细胞分离。解离组织获得的细胞具有高活性，可保留细胞的表面抗原等特点，细胞可用于细胞培养、细胞分选、药物筛选、单细胞测序等。这些组织解离技术为获取特定组织的细胞提供了有效的手段。

细胞解离试剂的使用需要精确控制，以避免对细胞造成损伤。过度使用胰蛋白酶会对细胞产生不利影响，例如改变细胞的表面标记，降低细胞的活力。因此，为了保证细胞培养的最佳条件，有必要改善胰蛋白酶的应用过程，并尽量减少使用。通常，细胞解离后需要立即用培养基终止解离过程，并进行离心收集，以减少细胞暴露在解离试剂中的时间。

在实际操作中，细胞解离试剂的使用步骤通常包括：准备解离试剂，移除培养基，加入适量的解离试剂，孵育一定时间后，观察细胞解离情况，终止解离过程，收集细胞悬液，离心收集细胞，重悬细胞等。这些步骤需要精确控制，以获得高质量的细胞悬液。

细胞解离试剂作为细胞培养中的关键操作工具，在细胞传代、计数和其他实验操作中发挥着不可替代的作用。通过选择合适的解离试剂和优化解离条件，研究人员可以高效地将细胞从培养表面或组织中分离出来，为后续实验提供高质量的细胞悬液。随着重组蛋白技术和新型解离试剂的发展，细胞解离过程将更加高效和温和，为细胞培养研究提供更好的支持。

细胞冷冻试剂：细胞长期保存的关键保障

细胞冷冻试剂是细胞培养中用于保护细胞在冷冻过程中免受损伤的关键试剂，它们在细胞长期保存中发挥着不可替代的作用。通过防止冰晶形成和保护细胞结构，细胞冷冻试剂使得细胞能够在极低温度下长期保存，同时保持其活性和功能特性。理解细胞冷冻试剂的作用机制和使用方法对于细胞培养和研究具有重要意义。

细胞冻存是细胞培养、引种、保种和保证实验顺利进行的重要技术手段。通过使用细胞冷冻试剂，研究人员可以将细胞保存在-196℃的液氮中，使细胞暂时脱离生长状态而将其细胞特性保存起来。这种保存方法使得细胞可以在需要时复苏，继续进行培养和研究，为生命科学研究提供了宝贵的时间和资源。

二甲亚砜(DMSO)是细胞冷冻中最常用的保护剂，它能够提高细胞膜对水的通透性，加上缓慢冷冻可使细胞内的水分渗出细胞外，减少细胞内冰晶的形成，从而减少细胞损伤。DMSO是一种非质子极性溶剂，常用于化学反应、PCR反应以及在细胞、组织和器官的保存中用作玻璃化低温冷冻防护剂。DMSO用于细胞冷冻培养基内，可以保护细胞免受冰晶引起的机械性损伤。

通用细胞冻存液是一种即用型的培养细胞低温冻存液，适用于绝大部分的哺乳动物细胞冻存，对各种肿瘤细胞系、原代细胞（如T细胞、NK细胞）有很好的冻存效果。冻存液中包含了细胞冻存所需的所有组分，主要成分是高分子保护剂和少量的DMSO，并在此基础上优化了相关组分，可大大提高复苏时细胞的存活率。这些即用型冻存液简化了冻存过程，提高了操作效率。

在实际应用中，细胞冷冻试剂的使用通常遵循特定的程序。使用DMSO作为保护剂时，通常配制含有细胞培养用培养基、10-20%血清和5-10% DMSO的冷冻培养基。然后，将贴壁细胞用其他合适的方法消化，收集处于对数增长期的细胞，用冷冻培养基悬浮细胞，使细胞密度为10^6-10^7 cells/ml，平均分配细胞到冻存管内，按照标准冻存程序冷冻细胞，冻存在-70℃或更低的温度内。这种逐步冷冻的过程使得细胞内的水分逐渐渗出，减少了冰晶的形成，保护了细胞结构。

细胞复苏是细胞冷冻的逆过程，同样需要精细的操作。复苏细胞应采用快速融化的方法，这样可以保证细胞外结晶在很短的时间内即融化，避免由于缓慢融化使水分渗入细胞内形成胞内再结晶对细胞造成损伤。快速融化通常在37℃水浴中进行，然后立即稀释细胞悬液，减少DMSO的浓度，保护细胞免受DMSO的毒性影响。

细胞冷冻试剂的使用需要注意几个关键点。首先，确保冻存前细胞生长情况良好，例如处于对数生长期的细胞，并且冻存时存活率大于90%。其次，按照标准的冷冻和复苏程序操作，避免温度变化过快导致的细胞损伤。此外，DMSO等冷冻试剂通常有毒性，需要在细胞复苏后及时稀释，减少对细胞的潜在损伤。

细胞冷冻试剂作为细胞长期保存的关键保障，在细胞培养和研究中发挥着不可替代的作用。通过选择合适的冷冻试剂和优化冷冻条件，研究人员可以高效地保存细胞，为生命科学研究和生物技术应用提供稳定的细胞资源。随着冷冻技术的发展，细胞冷冻试剂和冷冻方法将不断完善，为细胞保存提供更好的支持。

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分类	物料编码	产品名	规格型号
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（无蛋白酶，低内毒素）	5g
	DCL0001AR-500g	牛血清白蛋白（无蛋白酶，低内毒素）	500g
	DCL0001AR-100g	牛血清白蛋白（无蛋白酶，低内毒素）	100g
	DBM0066A-100L	无血清细胞培养基DBM0066A	100L/袋
附着因子	ALK0061A	ε-聚赖氨酸盐酸盐	1kg
附着因子		层粘连蛋白 (LN)	1mg
细胞因子		人表皮生长因子	100 μg
细胞因子		碱性成纤维细胞生长因子	50ug
激素		重组人胰岛素	1g
细胞解离	DCE0060I-1g	重组胰蛋白酶	1g
细胞解离	ECE1169A-100mg	胶原酶Ⅱ型	100mg
细胞冷冻	AJL0007K-100ml	DMSO	100ml
细胞冷冻	AJL0007A-500ml	DMSO	500ml