無血清培養(yǎng)基(serum free medium,SFM):是不需要添加血清就可以維持細胞在體外較長時間生長繁殖的合成培養(yǎng)基。但是它們可能包含個別蛋白或大量蛋白組分。雖然基礎(chǔ)培養(yǎng)基加少量血清所配制的*培養(yǎng)基可以滿足大部分細胞培養(yǎng)的要求，但對有些實驗卻不適合，如觀察一種生長因子對某種細胞的作用，這時需要排除其他生長因子的干擾作用。而血清中可能含有各種生長因子；又如需要測定某種細胞在培養(yǎng)過程中分泌某種物質(zhì)（抗體、生長因子）的能力；或者要大規(guī)模的培養(yǎng)某種細胞，以獲得它們的分泌產(chǎn)物。因此研制出無血清培養(yǎng)基一直是生物科學(xué)工作者努力的目標。

 

一、無血清培養(yǎng)基的基本配方:基本成分為基礎(chǔ)培養(yǎng)基及添加組分兩大部分。 

 

用于生物制藥和疫苗生產(chǎn)的細胞在體外培養(yǎng)時，多數(shù)呈貼壁生長或兼性貼壁生長；而當(dāng)其在無血清、無蛋白培養(yǎng)基中生長時，由于缺乏血清中的各種粘附貼壁因子如纖粘連蛋白、層粘連蛋白、膠原、玻表粘連蛋白，細胞往往以懸浮形式生長。 

 

添加組分包括以下幾大類物質(zhì)： 

 

(1）促貼壁物質(zhì)：許多細胞必須貼壁才能生長，這種情況下無血清培養(yǎng)基中一定要添加促貼壁和擴展因子，一般為細胞外基質(zhì)，如纖連蛋白、層粘連蛋白等。它們還是重要的分裂素以及維持正常細胞功能的分化因子，對許多細胞的繁殖和分化，起著重要作用。纖連蛋白主要促進來自中胚層細胞的貼壁與分化，這些細胞包括成纖維細胞、肉瘤細胞、粒細胞、腎上皮細胞、腎上腺皮質(zhì)細胞、CHO細胞、成肌細胞等。 

 

(2）促生長因子及激素：針對不同細胞添加不同的生長因子。激素也是刺激細胞生長、維持細胞功能的重要物質(zhì)，有些激素是許多細胞*的，如胰島素。 

 

(3）酶抑制劑：培養(yǎng)貼壁生長的細胞，需要用胰酶消化傳代，在無血清培養(yǎng)基中*須含酶抑制劑，以終止酶的消化作用，達到保護細胞的目的。常用的是大豆胰酶；抑制劑。 

 

(4）結(jié)合蛋白和轉(zhuǎn)運蛋白：常見如轉(zhuǎn)鐵蛋白和牛血清白蛋白。牛血清白蛋白的添加比較大，可增加培養(yǎng)基的粘度，保護細胞免受機械損傷。許多旋轉(zhuǎn)式培養(yǎng)的無血清培養(yǎng)基都含有牛血清白蛋白。 

 

(5)微量元素：硒是常見的。 

 

二、使用方法:目前，血清仍是動物細胞培養(yǎng)中基本的的添加物，尤其是在原代培養(yǎng)或者細胞生長狀況不良時，常常會先使用有血清的培養(yǎng)液進行培養(yǎng)，待細胞生長旺盛以后，再換成無血清培養(yǎng)液。細胞轉(zhuǎn)入無血清培養(yǎng)基培養(yǎng)要有一個適應(yīng)過程，一般要逐步降低血清濃度，從10%減少到5%，3%，1%，直至無血清培養(yǎng)。在降低過程中要注意觀察細胞形態(tài)是否發(fā)生變化，是否有部分細胞死亡，存活細胞是否還保持原有的功能和生物學(xué)特性等。在實驗后這些細胞一般不再繼續(xù)保留，很少有細胞能夠長期培養(yǎng)于無血清培養(yǎng)基而不發(fā)生改變的。細胞轉(zhuǎn)入無血清培養(yǎng)之前，要留有種子細胞，種子細胞按常規(guī)培養(yǎng)于含血清的培養(yǎng)基中，以保證細胞的特性不發(fā)生變化。 

 

為了使細胞適應(yīng)無血清培養(yǎng)，關(guān)鍵的是使所培養(yǎng)細胞： 

●處于對數(shù)生長中期 

●>90% 活細胞率 

●適應(yīng)時以較高的起始細胞接種 

 

有兩種方法使細胞適應(yīng)無血清培養(yǎng)基（SFM）: 

 

1. 直接適應(yīng)——細胞從添加血清的培養(yǎng)基轉(zhuǎn)換到無血清培養(yǎng)基（SFM）中。 

一些類型細胞可直接從包含血清的培養(yǎng)基適應(yīng)無血清培養(yǎng)基。對于直接適應(yīng)，接種細胞密度應(yīng)該:2.5×105~3.5×105細胞/ml。當(dāng)細胞密度達到1×106~3×106細胞/ml時，傳代培養(yǎng)細胞。當(dāng)細胞密度在培養(yǎng)4到7天后達到2×106~4×106細胞/ml時，細胞*適應(yīng)了無血清培養(yǎng)基。每隔3~5天，當(dāng)細胞密度達到1×106~3×106細胞/ml，細胞活率在90％時，貯備的適應(yīng)了無血清培養(yǎng)基的細胞培養(yǎng)物應(yīng)該再次傳代培養(yǎng)。 

 

2. 連續(xù)適應(yīng)——分好幾步把細胞從添加血清的培養(yǎng)基轉(zhuǎn)換到無血清培養(yǎng)基（SFM）中，與直接適應(yīng)相比較，連續(xù)適應(yīng)趨向?qū)τ诩毎訙睾鸵恍?nbsp;

●以2倍正常接種密度接種生長活躍的細胞培養(yǎng)物到75%有血清培養(yǎng)基：25％SFM 混合培養(yǎng)基中，傳代培養(yǎng)。 

●當(dāng)細胞密度>5×105細胞/ml時，以2×105到3×105細胞/ml細胞密度，在有血清培養(yǎng)基：SFM為50∶50的混合培養(yǎng)基中傳代培養(yǎng)。 

●以2×106到3×106細胞/ml細胞密度，25％有血清培養(yǎng)基和75% SFM中傳代培養(yǎng)。 

●當(dāng)細胞密度達到1×106到3×106細胞/ml（接種后4到6天），在100％SFM培養(yǎng)基中傳代培養(yǎng)。 

●每隔3到5天，當(dāng)細胞密度達到1×106到3×106細胞/ml，細胞活率在90％時，貯備的適應(yīng)了無血清培養(yǎng)基的細胞培養(yǎng)物應(yīng)該再次傳代培養(yǎng)。 

建議備份前一次混合培養(yǎng)的培養(yǎng)物，直到每一次細胞適應(yīng)了新的混合培養(yǎng)基。每一次減少血清前，可能需要在SFM/有血清混合培養(yǎng)基中進行幾次傳代。 

 

在適應(yīng)過程中，不要讓細胞生長過度。這將增加選擇亞群的可能性。需要注意，與有血清培養(yǎng)基相比，大部分SFM包含非常少的蛋白質(zhì)，因而更易于受外界因素的影響。 

 

細胞培養(yǎng)適應(yīng)替代血清：許多細胞利用連續(xù)適應(yīng)方法能很好的適應(yīng)，用包含F(xiàn)BS的的培養(yǎng)基和包含有替代血清的培養(yǎng)基1∶1（v∶v）的混合培養(yǎng)基培養(yǎng)細胞。通過下列的混合培養(yǎng)基的方式，連續(xù)幾代減少當(dāng)前培養(yǎng)基的量：1∶2，1∶4，1∶16和100％替代培養(yǎng)基。每次適應(yīng)改變血清比例時，傳代細胞2到3次。 

 

培養(yǎng)可以直接從FBS轉(zhuǎn)換到替代血清。一開始就使用相同于FBS的濃度的替代物或血清，生長的延遲可能會發(fā)生，4允許進行2到3次的傳代，使生長率恢復(fù)到以前的水平。 

 

特別需要強調(diào)的是：配制無血清培養(yǎng)液必須使用高質(zhì)量的水，如石英玻璃蒸餾器經(jīng)三次蒸餾或超純水凈化裝置制備的水。因為無血清培養(yǎng)基缺乏了血清中天然成分中和毒素、保護細胞的大分子，既便水中的有毒物質(zhì)含量甚微，也可能對細胞產(chǎn)生致死性損害。這是無血清培養(yǎng)能否成功的關(guān)鍵因素之一。 

 

三、使用無血清培養(yǎng)基的優(yōu)點 

●增加確定性 

●性能更加一致 

●容易進行純化和下游加工 

●細胞功能的評估 

●增強生長和/或產(chǎn)量 

●生理反應(yīng)性的較好對照 

●增強細胞內(nèi)中介物的檢測