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Technical articlesDMEM高糖培养基是实验室中常用的一种细胞培养基,全称为 Dulbecco’s Modified Eagle Medium,即杜尔贝科改良的Eagle培养基。相比于其他类型的培养基,DMEM高糖培养基因其高葡萄糖浓度和丰富的营养成分,广泛用于哺乳动物细胞、尤其是那些快速增殖和高代谢需求的细胞系的培养。
DMEM高糖培养基的配方在传统Eagle's MEM培养基的基础上进行了改良,以更好地支持细胞的生长和繁殖。其主要成分包括:
葡萄糖(Glucose):
DMEM高糖培养基含有4500 mg/L(25 mM)的葡萄糖浓度,这比标准的MEM培养基(1000 mg/L,5.5 mM)高出许多。高糖浓度为细胞提供了充足的能量,尤其适合代谢活跃的细胞,如肿瘤细胞和干细胞。
氨基酸:
培养基中含有多种必需氨基酸和非必需氨基酸,支持细胞蛋白质合成和其他代谢活动。常见的氨基酸包括谷氨酰胺、丙氨酸、精氨酸等。
维生素:
DMEM高糖培养基中含有多种维生素,如维生素B群(如硫胺素、核黄素、烟酸等),这些维生素作为辅酶在细胞代谢中发挥重要作用。
无机盐:
培养基中含有钠离子、钾离子、钙离子、镁离子和磷酸根等无机盐,维持细胞外液的渗透压和pH值。
碳酸氢钠(NaHCO3):
作为缓冲剂,碳酸氢钠维持培养基的pH值在7.2-7.4之间,适合大多数哺乳动物细胞的生长。
酚红(Phenol Red):
酚红是DMEM高糖培养基中的pH指示剂,溶液pH值的变化会导致培养基颜色的变化,帮助实验人员监控培养环境的酸碱度。
DMEM高糖培养基通常作为粉末或液体形式提供。其配制与使用步骤如下:
粉末形式:
如果使用粉末形式的DMEM高糖培养基,将其溶解于适量的蒸馏水中,添加适量的碳酸氢钠调节pH值至7.2-7.4。
将溶液定容至所需体积,并通过0.22微米滤膜过滤灭菌。
液体形式:
直接使用厂家提供的灭菌液体DMEM高糖培养基,可以在无菌条件下添加补充剂,如胎牛血清(FBS)、抗生素(如青霉素-链霉素),然后进行细胞培养。
储存条件:
配制好的DMEM高糖培养基应在4°C冷藏储存,避免长时间暴露在光照下,以防止其中的维生素和氨基酸降解。
DMEM高糖培养基因其丰富的营养成分和高葡萄糖浓度,被广泛用于以下细胞和实验中:
哺乳动物细胞培养:
DMEM高糖培养基是哺乳动物细胞(如HeLa细胞、293T细胞和CHO细胞等)的常规培养基,特别适合于生长迅速和代谢需求高的细胞系。
转基因和基因敲除实验:
在转染实验中,DMEM高糖培养基支持细胞的高效增殖和蛋白质表达,适合用于转基因或基因敲除细胞的筛选和扩增。
干细胞研究:
DMEM高糖培养基常用于间充质干细胞、胚胎干细胞等的培养,特别是在干细胞分化实验中,有助于维持细胞的高活性和增殖能力。
肿瘤细胞研究:
由于肿瘤细胞的代谢异常,通常需要高水平的葡萄糖供能,DMEM高糖培养基能够提供足够的能源供应,因此在肿瘤生物学研究中被广泛使用。
细胞因子和药物筛选:
DMEM高糖培养基适用于各种细胞因子、化合物的筛选实验,在体外细胞模型中评估药物的毒性和功效。
DMEM高糖培养基相比其他类型的培养基具有以下显著优点:
高营养支持:
由于含有丰富的氨基酸、维生素和高浓度葡萄糖,DMEM高糖培养基能够支持细胞的快速增殖和高代谢活动。
广泛的适用性:
适用于多种哺乳动物细胞类型的培养,尤其是代谢活跃的细胞系,因此被广泛应用于基础研究和应用研究。
pH稳定性好:
培养基中的碳酸氢钠和酚红指示剂共同作用,帮助维持培养基的pH稳定,有助于细胞生长环境的稳定。
灵活的应用:
DMEM高糖培养基可以根据具体实验需求灵活添加不同的补充剂,如血清、抗生素、或特定的生长因子,以适应不同的实验条件。
尽管DMEM高糖培养基在细胞培养中有广泛应用,但在使用过程中也需要注意以下几点:
血清的选择:
DMEM高糖培养基通常与胎牛血清(FBS)联合使用,以提供额外的生长因子和激素。不同批次的FBS可能会对细胞生长产生不同的影响,因此需要进行预筛选。
高糖浓度的潜在影响:
高糖浓度虽然有助于代谢活跃细胞的生长,但在某些实验中可能会影响细胞的代谢途径,甚至导致细胞糖毒性。因此,在设计实验时应考虑这一因素。
pH值的监控:
尽管DMEM高糖培养基具有良好的pH缓冲能力,但在长时间培养过程中,细胞代谢废物的积累可能会导致pH值的变化。因此,定期监测培养基的颜色和pH值非常重要。
培养基的选择:
不同的细胞系可能对培养基的成分有特定要求。对于一些特殊细胞系,可能需要对DMEM高糖培养基进行进一步优化,例如调整氨基酸或维生素的浓度。
为了满足不同实验的需求,科学家开发了DMEM的多种变体,例如:
DMEM低糖培养基:
DMEM低糖培养基的葡萄糖浓度为1000 mg/L(5.5 mM),适用于代谢需求较低的细胞系或需要进行低糖实验的研究。
无糖DMEM培养基:
无糖DMEM培养基不含葡萄糖,适用于研究细胞在无糖环境下的代谢变化,或用于外源性添加不同糖类以研究其对细胞的影响。
无酚红DMEM培养基:
无酚红DMEM适用于对酚红敏感的实验,如荧光显微镜观察或酚红对实验结果可能有干扰的情况。
DMEM高糖培养基是现代生物医学研究中工具。凭借其高效支持细胞增殖、灵活的应用方式和广泛的适用性,DMEM高糖培养基在细胞生物学、药物筛选、干细胞研究等领域中扮演着重要角色。实验人员在使用DMEM高糖培养基时,应根据具体的实验需求进行适当的调整和优化,以获得最佳。