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DMEM高糖培養基特點

2024-8-9  閱讀(1486)

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DMEM高糖培養基是實驗室中常用的一種細胞培養基,全稱為 Dulbecco’s Modified Eagle Medium,即杜爾貝科改良的Eagle培養基。相比于其他類型的培養基,DMEM高糖培養基因其高葡萄糖濃度和豐富的營養成分,廣泛用于哺乳動物細胞、尤其是那些快速增殖和高代謝需求的細胞系的培養。

一、DMEM高糖培養基的組成

DMEM高糖培養基的配方在傳統Eagle's MEM培養基的基礎上進行了改良,以更好地支持細胞的生長和繁殖。其主要成分包括:

  1. 葡萄糖(Glucose)

    • DMEM高糖培養基含有4500 mg/L(25 mM)的葡萄糖濃度,這比標準的MEM培養基(1000 mg/L,5.5 mM)高出許多。高糖濃度為細胞提供了充足的能量,尤其適合代謝活躍的細胞,如腫瘤細胞和干細胞。

  2. 氨基酸

    • 培養基中含有多種必需氨基酸和非必需氨基酸,支持細胞蛋白質合成和其他代謝活動。常見的氨基酸包括谷氨酰胺、丙氨酸、精氨酸等。

  3. 維生素

    • DMEM高糖培養基中含有多種維生素,如維生素B群(如硫胺素、核黃素、煙酸等),這些維生素作為輔酶在細胞代謝中發揮重要作用。

  4. 無機鹽

    • 培養基中含有鈉離子、鉀離子、鈣離子、鎂離子和磷酸根等無機鹽,維持細胞外液的滲透壓和pH值。

  5. 碳酸氫鈉(NaHCO3)

    • 作為緩沖劑,碳酸氫鈉維持培養基的pH值在7.2-7.4之間,適合大多數哺乳動物細胞的生長。

  6. 酚紅(Phenol Red)

    • 酚紅是DMEM高糖培養基中的pH指示劑,溶液pH值的變化會導致培養基顏色的變化,幫助實驗人員監控培養環境的酸堿度。

二、DMEM高糖培養基的配制與使用

DMEM高糖培養基通常作為粉末或液體形式提供。其配制與使用步驟如下:

  1. 粉末形式

    • 如果使用粉末形式的DMEM高糖培養基,將其溶解于適量的蒸餾水中,添加適量的碳酸氫鈉調節pH值至7.2-7.4。

    • 將溶液定容至所需體積,并通過0.22微米濾膜過濾滅菌。

  2. 液體形式

    • 直接使用廠家提供的滅菌液體DMEM高糖培養基,可以在無菌條件下添加補充劑,如胎牛血清(FBS)、抗生素(如青霉素-鏈霉素),然后進行細胞培養。

  3. 儲存條件

    • 配制好的DMEM高糖培養基應在4°C冷藏儲存,避免長時間暴露在光照下,以防止其中的維生素和氨基酸降解。

三、DMEM高糖培養基的應用

DMEM高糖培養基因其豐富的營養成分和高葡萄糖濃度,被廣泛用于以下細胞和實驗中:

  1. 哺乳動物細胞培養

    • DMEM高糖培養基是哺乳動物細胞(如HeLa細胞、293T細胞和CHO細胞等)的常規培養基,特別適合于生長迅速和代謝需求高的細胞系。

  2. 轉基因和基因敲除實驗

    • 在轉染實驗中,DMEM高糖培養基支持細胞的高效增殖和蛋白質表達,適合用于轉基因或基因敲除細胞的篩選和擴增。

  3. 干細胞研究

    • DMEM高糖培養基常用于間充質干細胞、胚胎干細胞等的培養,特別是在干細胞分化實驗中,有助于維持細胞的高活性和增殖能力。

  4. 腫瘤細胞研究

    • 由于腫瘤細胞的代謝異常,通常需要高水平的葡萄糖供能,DMEM高糖培養基能夠提供足夠的能源供應,因此在腫瘤生物學研究中被廣泛使用。

  5. 細胞因子和藥物篩選

    • DMEM高糖培養基適用于各種細胞因子、化合物的篩選實驗,在體外細胞模型中評估藥物的毒性和功效。

四、DMEM高糖培養基的優點

DMEM高糖培養基相比其他類型的培養基具有以下顯著優點:

  1. 高營養支持

    • 由于含有豐富的氨基酸、維生素和高濃度葡萄糖,DMEM高糖培養基能夠支持細胞的快速增殖和高代謝活動。

  2. 廣泛的適用性

    • 適用于多種哺乳動物細胞類型的培養,尤其是代謝活躍的細胞系,因此被廣泛應用于基礎研究和應用研究。

  3. pH穩定性好

    • 培養基中的碳酸氫鈉和酚紅指示劑共同作用,幫助維持培養基的pH穩定,有助于細胞生長環境的穩定。

  4. 靈活的應用

    • DMEM高糖培養基可以根據具體實驗需求靈活添加不同的補充劑,如血清、抗生素、或特定的生長因子,以適應不同的實驗條件。

五、DMEM高糖培養基的注意事項

盡管DMEM高糖培養基在細胞培養中有廣泛應用,但在使用過程中也需要注意以下幾點:

  1. 血清的選擇

    • DMEM高糖培養基通常與胎牛血清(FBS)聯合使用,以提供額外的生長因子和激素。不同批次的FBS可能會對細胞生長產生不同的影響,因此需要進行預篩選。

  2. 高糖濃度的潛在影響

    • 高糖濃度雖然有助于代謝活躍細胞的生長,但在某些實驗中可能會影響細胞的代謝途徑,甚至導致細胞糖毒性。因此,在設計實驗時應考慮這一因素。

  3. pH值的監控

    • 盡管DMEM高糖培養基具有良好的pH緩沖能力,但在長時間培養過程中,細胞代謝廢物的積累可能會導致pH值的變化。因此,定期監測培養基的顏色和pH值非常重要。

  4. 培養基的選擇

    • 不同的細胞系可能對培養基的成分有特定要求。對于一些特殊細胞系,可能需要對DMEM高糖培養基進行進一步優化,例如調整氨基酸或維生素的濃度。

六、DMEM高糖培養基的變體

為了滿足不同實驗的需求,科學家開發了DMEM的多種變體,例如:

  1. DMEM低糖培養基

    • DMEM低糖培養基的葡萄糖濃度為1000 mg/L(5.5 mM),適用于代謝需求較低的細胞系或需要進行低糖實驗的研究。

  2. 無糖DMEM培養基

    • 無糖DMEM培養基不含葡萄糖,適用于研究細胞在無糖環境下的代謝變化,或用于外源性添加不同糖類以研究其對細胞的影響。

  3. 無酚紅DMEM培養基

    • 無酚紅DMEM適用于對酚紅敏感的實驗,如熒光顯微鏡觀察或酚紅對實驗結果可能有干擾的情況。

結論

DMEM高糖培養基是現代生物醫學研究中工具。憑借其高效支持細胞增殖、靈活的應用方式和廣泛的適用性,DMEM高糖培養基在細胞生物學、藥物篩選、干細胞研究等領域中扮演著重要角色。實驗人員在使用DMEM高糖培養基時,應根據具體的實驗需求進行適當的調整和優化,以獲得最佳。


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