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從準備工作到日常維護,細胞培養(yǎng)的全流程要點指南

瀏覽次數(shù):440 發(fā)布日期:2025-10-13  來源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負
在生命科學(xué)研究中,細胞培養(yǎng)是一項基礎(chǔ)且核心的技術(shù) —— 小到分子機制探索,大到藥物篩選、細胞治療研發(fā),都離不開健康、穩(wěn)定的細胞體系。但對新手而言,細胞污染、生長緩慢、形態(tài)異常等問題常常讓人頭疼;即使是資深研究者,也可能因操作細節(jié)疏忽導(dǎo)致實驗 “翻車”。今天,我們就從細胞培養(yǎng)的核心原理出發(fā),梳理從準備工作到日常維護的全流程要點,再聊聊常見問題的解決方案,幫你輕松搞定細胞培養(yǎng)!
 
一、細胞培養(yǎng)前:做好這些準備,成功一半
 

細胞對環(huán)境極其敏感,溫度、濕度、無菌狀態(tài)等任何微小偏差,都可能影響其生長。因此,實驗前的準備工作必須 “精益求精”。

1. 核心耗材:選對、滅菌是關(guān)鍵
細胞培養(yǎng)的耗材直接接觸細胞,其質(zhì)量和無菌性是基礎(chǔ)中的基礎(chǔ),常見耗材及注意事項如下:

 

培養(yǎng)容器:根據(jù)實驗需求選擇培養(yǎng)皿(直徑 6cm/10cm)、培養(yǎng)瓶(T25/T75/T175)或多孔板(6 孔 / 12 孔 / 24 孔 / 96 孔)。優(yōu)先選擇TC 處理(組織培養(yǎng)處理) 的耗材 —— 這類耗材表面經(jīng)過特殊涂層,能促進細胞貼壁生長(懸浮細胞可忽略此要求)。使用前需檢查包裝是否完好,避免因運輸或儲存不當導(dǎo)致污染。

培養(yǎng)基與添加劑:不同細胞系對培養(yǎng)基的需求差異極大,比如 HeLa 細胞常用 DMEM,CHO 細胞偏好 F12,原代細胞則可能需要專用培養(yǎng)基。

關(guān)鍵注意點:
✅ 培養(yǎng)基需添加胎牛血清(FBS) (通常終濃度 10%-20%),提供細胞生長所需的營養(yǎng)因子;
✅ 加入雙抗(青霉素 - 鏈霉素) (終濃度 1%),預(yù)防細菌污染(特殊實驗如細胞治療需無抗培養(yǎng));
✅ 部分細胞需額外添加特定因子,如內(nèi)皮細胞需 VEGF,神經(jīng)細胞需 BDNF,需嚴格參照細胞說明書。培養(yǎng)基配制后需 4℃避光儲存,且儲存時間不超過 2 周,避免營養(yǎng)成分降解。

其他耗材:移液管、離心管、槍頭需選擇無菌無酶規(guī)格,避免酶類物質(zhì)破壞細胞膜;酒精棉球、無菌手套、口罩需提前準備,確保操作過程無菌。

2. 儀器檢查:確保設(shè)備處于最佳狀態(tài)
細胞培養(yǎng)依賴的核心儀器需提前調(diào)試,避免實驗中 “掉鏈子”:
CO₂培養(yǎng)箱:溫度需穩(wěn)定在 37℃(誤差 ±0.5℃),CO₂濃度通常為 5%(維持培養(yǎng)基 pH 穩(wěn)定,依賴 NaHCO₃緩沖體系),相對濕度保持在 95% 以上(防止培養(yǎng)基蒸發(fā))。使用前需用酒精擦拭內(nèi)壁,定期(每 1-2 周)進行紫外消毒,避免霉菌滋生。

超凈工作臺:開啟前需紫外線消毒 30 分鐘,消毒后通風(fēng) 15 分鐘再進行操作(避免紫外線殘留損傷細胞)。操作時需保持臺面整潔,僅放置必要耗材,避免手臂頻繁進出破壞無菌環(huán)境。

離心機:用于細胞傳代或換液時的離心操作,需提前校準轉(zhuǎn)速(通常細胞離心轉(zhuǎn)速為 1000-1500rpm,時間 3-5 分鐘,避免轉(zhuǎn)速過高損傷細胞)。

倒置顯微鏡:用于觀察細胞形態(tài)和生長狀態(tài),需提前調(diào)整焦距和光源,確保視野清晰。

二、細胞培養(yǎng)中:掌握核心操作,避免 “踩坑”
細胞培養(yǎng)的日常操作主要包括換液和傳代,這兩個步驟直接決定細胞的生長狀態(tài),需嚴格遵循規(guī)范。
1. 換液:及時補充營養(yǎng),移除代謝廢物
當培養(yǎng)基顏色從桃紅色(pH 正常)變?yōu)辄S色(pH 下降,代謝廢物積累),或細胞生長至 50%-70% 密度時,需進行換液:

準備工作:將新鮮培養(yǎng)基提前從 4℃取出,復(fù)溫至室溫(約 30 分鐘,避免低溫刺激細胞);超凈工作臺紫外線消毒后通風(fēng),戴無菌手套、口罩,用 75% 酒精擦拭雙手和耗材表面。

操作步驟:
打開培養(yǎng)箱,取出培養(yǎng)皿 / 瓶,用酒精棉球擦拭外壁后放入超凈臺;
用移液管輕輕吸出舊培養(yǎng)基(注意避免吸到貼壁細胞,懸浮細胞需先離心收集再換液);
用無菌 PBS(磷酸鹽緩沖液)清洗細胞 1-2 次(移除殘留的血清和代謝廢物,避免影響新培養(yǎng)基營養(yǎng));
加入適量新鮮培養(yǎng)基(培養(yǎng)皿直徑 6cm 加 2-3ml,T25 培養(yǎng)瓶加 5ml,確保覆蓋細胞即可,過多會浪費且影響氣體交換);
輕輕晃動培養(yǎng)容器,使培養(yǎng)基均勻分布,放回 CO₂培養(yǎng)箱。

2. 傳代:避免細胞過度生長,維持活性
當貼壁細胞生長至 80%-90% 融合度(細胞鋪滿培養(yǎng)皿表面,無明顯間隙),或懸浮細胞密度達到 1×10⁶-5×10⁶ cells/ml 時,需進行傳代,防止細胞因空間不足或營養(yǎng)匱乏進入衰老期:
貼壁細胞傳代(以胰酶消化法為例);按換液步驟移除舊培養(yǎng)基,用 PBS 清洗細胞 1 次;

加入適量胰酶(T25 培養(yǎng)瓶加 1ml,覆蓋細胞表面即可),放入 37℃培養(yǎng)箱孵育 1-3 分鐘(不同細胞對胰酶敏感性不同,需在顯微鏡下觀察,當細胞間隙增大、開始脫落時立即終止消化);

加入含血清的新鮮培養(yǎng)基(血清中的胰酶抑制劑可終止消化),用移液管輕輕吹打細胞(動作要輕柔,避免產(chǎn)生過多氣泡損傷細胞),制成單細胞懸液;

取適量細胞懸液(根據(jù)傳代比例,通常 1:2-1:5 傳代,如 T25 瓶細胞傳到 2-5 個新 T25 瓶),加入新鮮培養(yǎng)基,混勻后放回培養(yǎng)箱。

懸浮細胞傳代:
直接將細胞懸液轉(zhuǎn)移至離心管,1000rpm 離心 5 分鐘;
棄上清,加入新鮮培養(yǎng)基重懸細胞;
按比例分裝到新的培養(yǎng)容器中,放回培養(yǎng)箱。

三、細胞培養(yǎng)后:觀察與記錄,及時發(fā)現(xiàn)問題
細胞培養(yǎng)不是 “一放了之”,每天的觀察和記錄至關(guān)重要,能幫助我們及時發(fā)現(xiàn)異常,避免實驗損失。

1. 日常觀察要點
每天在倒置顯微鏡下觀察細胞,重點關(guān)注 3 個方面:

細胞形態(tài):不同細胞有其特征形態(tài),如 HeLa 細胞呈上皮樣、梭形,CHO 細胞呈圓形或多邊形。若細胞出現(xiàn)皺縮、破碎、貼壁不牢,可能是消化過度、污染或培養(yǎng)基不適導(dǎo)致。

生長密度:記錄細胞融合度(貼壁細胞)或密度(懸浮細胞),判斷是否需要換液或傳代。若細胞生長緩慢,需排查培養(yǎng)基是否過期、血清質(zhì)量是否下降、培養(yǎng)箱溫度 / CO₂濃度是否異常。

是否污染:污染是細胞培養(yǎng)的 “天敵”,常見污染類型及識別方法:
細菌污染:培養(yǎng)基迅速變渾濁(黃色或乳白色),顯微鏡下可見大量小圓點,快速游動或布朗運動;

真菌污染:培養(yǎng)基表面出現(xiàn)白色、綠色或黑色菌絲,或出現(xiàn)圓形孢子,污染初期培養(yǎng)基可能不變渾濁,但細胞會逐漸死亡;

支原體污染:支原體直徑僅 0.2-0.3μm,普通光學(xué)顯微鏡下難以觀察,需通過支原體檢測試劑盒(如 PCR 法、熒光染色法)鑒定,污染后細胞生長緩慢、形態(tài)異常,且會影響實驗結(jié)果(如干擾細胞信號通路、改變基因表達)。

2. 記錄與凍存
實驗記錄:每次操作(換液、傳代、觀察)需詳細記錄,包括日期、細胞名稱、操作步驟、細胞狀態(tài)(形態(tài)、密度)、培養(yǎng)基批次、血清批次等,便于后續(xù)追溯問題。

細胞凍存:當細胞生長狀態(tài)良好時,需及時凍存,避免細胞長期傳代導(dǎo)致遺傳漂變或污染丟失。凍存液通常為 “培養(yǎng)基:血清:DMSO=7:2:1”(DMSO 為冷凍保護劑,需緩慢加入,避免損傷細胞),凍存過程需遵循 “梯度降溫” 原則:4℃放置 30 分鐘→-20℃放置 1-2 小時→-80℃過夜→轉(zhuǎn)入液氮長期儲存。

四、常見問題 troubleshooting:解決你的 “細胞焦慮”
即使操作規(guī)范,細胞培養(yǎng)中也可能出現(xiàn)各種問題,以下是高頻問題及解決方案:

 
常見問題 可能原因 解決方案
細胞生長緩慢 1. 培養(yǎng)基過期或營養(yǎng)不足;2. 血清質(zhì)量差;3. 培養(yǎng)箱 CO₂/ 溫度異常;4. 細胞傳代次數(shù)過多,衰老 1. 更換新鮮培養(yǎng)基;2. 更換優(yōu)質(zhì)血清(建議選擇批次穩(wěn)定的血清,提前試用);3. 校準培養(yǎng)箱參數(shù);4. 啟用早期凍存的細胞株
細胞貼壁不牢 1. 耗材非 TC 處理;2. 胰酶消化過度;3. 培養(yǎng)基中缺乏貼壁因子;4. 細胞本身貼壁能力弱 1. 更換 TC 處理耗材;2. 縮短胰酶孵育時間,及時用血清終止消化;3. 培養(yǎng)基中添加纖連蛋白、明膠(如原代細胞培養(yǎng));4. 降低傳代比例,讓細胞有更多貼壁空間
培養(yǎng)基渾濁,細胞死亡 細菌或真菌污染 1. 若污染輕微,可嘗試加入高濃度雙抗(如終濃度 2%),但效果有限;2. 污染嚴重時,需立即丟棄細胞,徹底消毒培養(yǎng)箱和超凈臺(用含氯消毒劑擦拭,紫外消毒),避免交叉污染
細胞形態(tài)異常,生長停滯 1. 支原體污染;2. 培養(yǎng)基 pH 異常;3. 消化不當 1. 用支原體檢測試劑盒鑒定,陽性細胞需丟棄,或使用支原體清除試劑(需謹慎,可能影響細胞活性);2. 檢查培養(yǎng)箱 CO₂濃度,若 pH 過低(培養(yǎng)基變黃),可更換含更高濃度 NaHCO₃的培養(yǎng)基;3. 調(diào)整胰酶濃度和孵育時間,避免過度消化
 
、OMNI Life Science 其他細胞研究解決方案
除了 CASY VIVO 細胞計數(shù)儀,OMNI Life Science 還提供多款適配細胞研究的設(shè)備,滿足不同實驗需求:
TIGR 組織研磨解離儀:快速溫和處理組織,無需酶解,可同時處理 4 個樣本,適合組織單細胞懸液制備;
CERO 3D 培養(yǎng)箱生物反應(yīng)器:專為 3D 細胞培養(yǎng)設(shè)計,支持類球體、類器官或組織培養(yǎng),產(chǎn)量高且操作簡便,助力 3D 細胞研究突破。
 
寫在最后
細胞培養(yǎng)是一門 “技術(shù) + 耐心” 的學(xué)問,沒有誰能一蹴而就。新手不必因初期的 “失敗” 氣餒,多觀察、多記錄、多總結(jié),熟悉自己培養(yǎng)的細胞特性,就能逐漸掌握技巧。記。簾o菌意識貫穿始終,細節(jié)決定成敗 —— 做好每一步,你的細胞自然會 “健康成長”,為后續(xù)實驗打下堅實基礎(chǔ)!

如果在細胞培養(yǎng)中遇到其他棘手問題,歡迎在評論區(qū)留言,我們一起探討解決方案~

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