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细胞培养过程中,温度、pH值、二氧化碳浓度等参数如何控制?
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在细胞培养过程中,温度、pH值和二氧化碳浓度是关键的参数,需要进行严格控制。以下是通常用于控制这些参数的方法:
1. 温度控制:细胞培养通常在37°C的恒温培养箱中进行。确保培养箱内的温度稳定,并使用温度计或温度控制器进行监测和调节。保持稳定的温度对细胞生长和代谢活动至关重要。
2. pH值控制:培养基的pH值应保持在适当的范围内,通常在7.2至7.4之间。使用缓冲液来调节培养基的pH值,并使用pH计进行定期监测和调节。细胞对于pH值的变化敏感,因此保持稳定的pH值对细胞生长和功能至关重要。
3. 二氧化碳浓度控制:大多数细胞培养需要提供适当的二氧化碳浓度来维持培养基的酸碱平衡和细胞代谢。常见的方法是使用带有CO2气体控制系统的培养箱或培养仓。通常,将培养箱中的CO2浓度设定为5%。确保CO2浓度的稳定性可以通过定期校准和调整培养箱中的CO2控制系统来实现。
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pH值
大多数正常的哺乳动物细胞系都能在pH值为7.4的环境中生长良好,而且不同细胞 株间差异也并不大。
研究发现,有些转化细胞系在略微偏酸性的环境(pH 7.0-7.4)中也能较好生长;而有些成纤维细胞系则更适合在略微偏碱性的环境(pH7.4-7.7)中生长;而某些昆虫细胞系在pH值为6.2的环境中生长情况更佳。
二氧化碳
细胞培养基中的一些成分,可以控制培养体系中的pH值,提供缓冲作用。一般情况下,该缓冲作用通过添加有机缓冲液(HEPES)或者碳酸氢盐缓冲液实现。
溶解态二氧化碳与碳酸氢根间的平衡,决定了培养基的pH值,因此,培养环境中空气中二氧化碳的含量变化,也会改变培养基的pH值。为此,使用含碳酸氢盐缓冲液的培养基时,需配合使用外源性二氧化碳。
温度
某种细胞体外培养时所需适宜温度,主要取决于该供体物种的体温,以及解剖部位体温(同一物种不同组织培养温度可能不同)。通常情况下,高温对细胞培养的影响大于低温。总的来说,温度控制建议在以下范围:
1、大多数人类和哺乳动物细胞系在36°C——37°C下具有比较好的生长状态。
2、昆虫细胞在27°C下培养状态较好;它们在高于或低于该温度,生长较慢。当培养温度高于30°C时,会降低昆虫细胞的存活率。
3、禽类细胞系则需要38.5°C可实现更好的生长。
4、源自冷血动物,比如两栖类生物,冷水生活的鱼类的细胞系,适宜生长的温度则更宽,15°C至26°C范围内,均有比较好的生长状况。
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pH 值
大多数正常的哺乳动物细胞系都能在pH =7.4的环境中生长良好,而且不同细胞株间差异极小。但是,目前发现有些转化细胞系在轻度偏酸性的环境(pH 7.0-7.4) 中生长较好,而有些正常的成纤维细胞系更适合轻度偏碱性的环境(pH 7.4-7.7)。
二氧化碳
生长培养基可控制培养体系的pH值,为培养的细胞缓冲pH值的变化。这种缓冲作用通常是通过添加有机缓冲盐(例如:HEPES)或者二氧化碳-碳酸氢盐缓冲盐实现。由于培养基的pH值取决于溶解态二氧化碳(CO2)与碳酸氢盐(HCO–)间的精密平衡,因此空气中二氧化碳含量的变化会改变培养基的pH值。为此,使用二氧化碳-碳酸氢盐缓冲盐培养基时必须使用外源性二氧化碳,特别是使用开放式培养皿培养细胞或者进行高浓度的转化细胞系培养时。
虽然大多数研究人员通常使用浓度5–7%的二氧化碳,但是4–10%浓度的二氧化碳适用于大多数细胞培养实验。然而,每种细胞的培养条件不一,每种培养基均具有其推荐的二氧化碳压力和碳酸氢盐浓度,以便达到正确的pH值和渗透压;更多信息请参阅培养基制造商提供的说明书。
温度
细胞培养的最佳温度主要取决于细胞供体的体温,此外也受到解剖部位体温差异的影响( 例如:皮肤温度低于骨骼肌的温度)。与温度过低相比,细胞培养时温度过高是更为严重的问题;因此,往往将培养箱的温度设定为略低于最佳温度。大多数人和哺乳动物细胞系在36℃至37℃下具有最佳生长状态。