細(xì)胞株在體外進(jìn)行培養(yǎng)，失去了機(jī)體的調(diào)節(jié)和控制，因此，除滿足營養(yǎng)的要求外，還必須使細(xì)胞生存環(huán)境晝接近活體的環(huán)境，外環(huán)境的培養(yǎng)條件如溫度、滲透壓、酸堿度等均能影響細(xì)胞的生長。

一、溫度

一般哺乳類及禽類細(xì)胞體外培養(yǎng)的適宜溫度是37~38℃，溫度過高或過低都會影響到細(xì)胞的生長，細(xì)胞耐受低溫的能力比抗熱的能力強(qiáng)，在低溫下，細(xì)胞的代謝活力及核分裂降低，溫度低于0℃時(shí)，雖影響細(xì)胞代謝，但并無傷害作用。把細(xì)胞置于23~25℃時(shí)，細(xì)胞仍能生存和生長，但速度減緩，不過，魚類細(xì)胞的適宜培養(yǎng)溫度為23~25℃。

若溫度過低，在降到冰點(diǎn)以下時(shí)，細(xì)胞因胞外水和胞質(zhì)結(jié)冰而受損死亡，但若向培養(yǎng)基中加入甘油或二甲基亞砜(DMSO)等保護(hù)劑，封入安瓿中后，置于液氮或低溫冰箱(-70℃)中，可起保護(hù)作用，此時(shí)細(xì)胞可而耐受-70℃以下溫度，能長期儲存，解凍后細(xì)胞復(fù)蘇，仍能繼續(xù)生長增殖，細(xì)胞物性狀不受任何影響，此為保存細(xì)胞的主要手段。

高溫對細(xì)胞培養(yǎng)不利，細(xì)胞在39~40℃培養(yǎng)1h，會受到一定損傷，但仍有可能恢復(fù)，但不能忍受溫度再升高2℃，持續(xù)數(shù)小時(shí)，即在41~42℃培養(yǎng)1h，細(xì)胞操作嚴(yán)重，溫度到43℃以上時(shí)細(xì)胞多數(shù)被殺死。高溫主要引起酶的滅活、類脂質(zhì)破壞、核分裂的破壞，產(chǎn)生凝固酶使細(xì)胞發(fā)生凝固，另外使蛋白質(zhì)變性，因此，體外培養(yǎng)細(xì)胞時(shí)一定要避免高溫。

二、滲透壓

細(xì)胞在高滲透溶液中低滲溶液中，可以立即發(fā)生皺縮或腫脹、破裂，所以，滲透壓是體外細(xì)胞培養(yǎng)的重要條件，哺乳動物和其他動物組織細(xì)胞體外孫女培養(yǎng)的滲透壓的維持主要與NaCl有關(guān)，但不能忽視其他電解質(zhì)與滲透壓的關(guān)系，滲透壓與單位體積溶劑內(nèi)溶質(zhì)的分子數(shù)和離子婁成正比。

為此，按一定比例控制培養(yǎng)基中離子平衡，維持正常滲透壓是很重要的，這不僅是為了維持細(xì)胞張力，而且是為了調(diào)節(jié)細(xì)胞的代謝。因?yàn)榧?xì)胞外離子輸送和離子濃度改變著其他營養(yǎng)物質(zhì)的輸送(如氨基酸、糖等)，直接影響細(xì)胞基本合成系統(tǒng)。

理想的滲透壓因細(xì)胞的類型及種族而異，人血漿滲透壓為290mmol/L，被視為是體外培養(yǎng)人類細(xì)胞的理想滲透壓，哺乳動物細(xì)胞的滲透壓一般為290~300mmol/L，人胚肺成纖維細(xì)胞為250~325mmol/L，鼠細(xì)胞則為310mmol/L左右。在實(shí)際應(yīng)用中，260~320mmol/L的滲透壓可適于大多數(shù)細(xì)胞，常用培養(yǎng)基的滲透壓值見表2-3。

三、氣體環(huán)境和PH值

體外培植細(xì)胞需要理想的氣體環(huán)境，氧和二氧化碳石細(xì)胞生存必需的條件。

1、氧

氧參加細(xì)胞的三羧酸循環(huán)，產(chǎn)生能量以供應(yīng)給細(xì)胞生長、增殖和合成各種所需成分，有些細(xì)胞在低氧條件下，可借糖酵解取得能量，單多數(shù)細(xì)胞低氧時(shí)不能生存，氧張力通常維持在略低于大氣狀態(tài)，若氧分壓超過大氣中氧的含量可能對有些細(xì)胞有害。

2、二氧化碳

采用開放式培養(yǎng)時(shí)(碟或培養(yǎng)瓶松蓋培養(yǎng)或培養(yǎng)板培養(yǎng))，一般要把細(xì)胞置于95%空氣加5%二氧化碳的混合氣體環(huán)境中，CO2既是細(xì)胞的代謝產(chǎn)物，又是細(xì)胞生長所必需的成分，并與維持培養(yǎng)基的pH值有關(guān)。在密閉瓶中CO2濃度偏低的情況下，細(xì)胞容易生長，一般不能低于1%，否則有損細(xì)胞，CO2增加將使pH值下降。

3、pH值

大多數(shù)細(xì)胞適于在pH7，2~7，4條件下生長，低于pH6，8或高于pH7，6對細(xì)胞有害，甚至退變或死亡各種細(xì)胞對pH值的要求不盡相同。一般原代培養(yǎng)細(xì)胞對pH值的堿性的耐受比對酸性的耐受差，偏酸的環(huán)境比偏堿的環(huán)境對細(xì)胞生長有利，為了維持培養(yǎng)環(huán)境恒定的pH值，多采用在培養(yǎng)基中加入磷酸鹽等緩沖劑的方法。

四、無毒和無菌

無毒和無菌是體外培養(yǎng)細(xì)胞的首要環(huán)境條件，細(xì)胞在深入活體內(nèi)，細(xì)胞株偶爾有細(xì)菌或有害物質(zhì)入侵，因體內(nèi)有強(qiáng)大的解毒系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)，可將其解毒或清除，而不易受損害，但在離體的環(huán)境中，失去了防御系統(tǒng)，一旦有害物質(zhì)入侵或細(xì)菌污染，可導(dǎo)致細(xì)胞死亡，前功盡棄。

如培養(yǎng)瓶、培養(yǎng)皿、支持物、培養(yǎng)基、瓶塞上有細(xì)胞毒性，在培養(yǎng)過程中可導(dǎo)致細(xì)胞死亡因此，在選用這些器皿、材料時(shí)要注意，若這些物品消毒不干凈，帶菌或操作過程不小心使細(xì)胞污染，也會導(dǎo)致細(xì)胞死亡。若出現(xiàn)交叉污染，可使實(shí)驗(yàn)室原來的細(xì)胞系失去原有特性，應(yīng)引起足夠的重視。