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Technical articlesDMEM高糖培養基是實(shí)驗室中常用的一種細胞培養基,全稱(chēng)為 Dulbecco’s Modified Eagle Medium,即杜爾貝科改良的Eagle培養基。相比于其他類(lèi)型的培養基,DMEM高糖培養基因其高葡萄糖濃度和豐富的營(yíng)養成分,廣泛用于哺乳動(dòng)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。
DMEM高糖培養基的配方在傳統Eagle's MEM培養基的基礎上進(jìn)行了改良,以更好地支持細胞的生長(cháng)和繁殖。其主要成分包括:
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。
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(zhì)合成和其他代謝活動(dòng)。常見(jiàn)的氨基酸包括谷氨酰胺、丙氨酸、精氨酸等。
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(fā)揮重要作用。
無(wú)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(wú)機鹽,維持細胞外液的滲透壓和pH值。
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(dòng)物細胞的生長(cháng)。
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(huì )導致培養基顏色的變化,幫助實(shí)驗人員監控培養環(huán)境的酸堿度。
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:
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(guò)0.22微米濾膜過(guò)濾滅菌。
液體形式:
直接使用廠(chǎng)家提供的滅菌液體DMEM高糖培養基,可以在無(wú)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(jìn)行細胞培養。
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(cháng)時(shí)間暴露在光照下,以防止其中的維生素和氨基酸降解。
DMEM高糖培養基因其豐富的營(yíng)養成分和高葡萄糖濃度,被廣泛用于以下細胞和實(shí)驗中:
哺乳動(dòng)物細胞培養:
DMEM高糖培養基是哺乳動(dòng)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(cháng)迅速和代謝需求高的細胞系。
轉基因和基因敲除實(shí)驗:
在轉染實(shí)驗中,DMEM高糖培養基支持細胞的高效增殖和蛋白質(zhì)表達,適合用于轉基因或基因敲除細胞的篩選和擴增。
干細胞研究:
DMEM高糖培養基常用于間充質(zhì)干細胞、胚胎干細胞等的培養,特別是在干細胞分化實(shí)驗中,有助于維持細胞的高活性和增殖能力。
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(xué)研究中被廣泛使用。
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(shí)驗,在體外細胞模型中評估藥物的毒性和功效。
DMEM高糖培養基相比其他類(lèi)型的培養基具有以下顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn):
高營(yíng)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(dòng)。
廣泛的適用性:
適用于多種哺乳動(dòng)物細胞類(lèi)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。
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(cháng)環(huán)境的穩定。
靈活的應用:
DMEM高糖培養基可以根據具體實(shí)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(cháng)因子,以適應不同的實(shí)驗條件。
盡管DMEM高糖培養基在細胞培養中有廣泛應用,但在使用過(guò)程中也需要注意以下幾點(diǎn):
血清的選擇:
DMEM高糖培養基通常與胎牛血清(FBS)聯(lián)合使用,以提供額外的生長(cháng)因子和激素。不同批次的FBS可能會(huì )對細胞生長(cháng)產(chǎn)生不同的影響,因此需要進(jìn)行預篩選。
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(cháng),但在某些實(shí)驗中可能會(huì )影響細胞的代謝途徑,甚至導致細胞糖毒性。因此,在設計實(shí)驗時(shí)應考慮這一因素。
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(cháng)時(shí)間培養過(guò)程中,細胞代謝廢物的積累可能會(huì )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。
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(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化,例如調整氨基酸或維生素的濃度。
為了滿(mǎn)足不同實(shí)驗的需求,科學(xué)家開(kāi)發(fā)了DMEM的多種變體,例如:
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(jìn)行低糖實(shí)驗的研究。
無(wú)糖DMEM培養基:
無(wú)糖DMEM培養基不含葡萄糖,適用于研究細胞在無(wú)糖環(huán)境下的代謝變化,或用于外源性添加不同糖類(lèi)以研究其對細胞的影響。
無(wú)酚紅DMEM培養基:
無(wú)酚紅DMEM適用于對酚紅敏感的實(shí)驗,如熒光顯微鏡觀(guān)察或酚紅對實(shí)驗結果可能有干擾的情況。
DMEM高糖培養基是現代生物醫學(xué)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(xué)、藥物篩選、干細胞研究等領(lǐng)域中扮演著(zhù)重要角色。實(shí)驗人員在使用DMEM高糖培養基時(shí),應根據具體的實(shí)驗需求進(jìn)行適當的調整和優(yōu)化,以獲得最佳。