細(xì)胞在體外進(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(yíng)養(yǎng)的要求外，還必須使細(xì)胞生存環(huán)境盡量接近活體的環(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(zhǎng)。

(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(huì)影響到細(xì)胞的生長(zhǎng)。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。溫度不低于0℃時(shí)，雖影響細(xì)胞代謝，但并無傷害作用；把細(xì)胞置于25℃～35℃時(shí)，細(xì)胞仍能生存和生長(zhǎng)，但速度減緩；放在40℃數(shù)小時(shí)后，再置回37℃培養(yǎng)細(xì)胞仍能繼續(xù)生長(zhǎng)。但如果在40℃下暴露時(shí)間太長(zhǎng)，對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)不利，甚至變圓脫落于瓶壁。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)液中加入甘油或二甲亞砜等保護(hù)劑，封人安瓿中后，置于液氮中，可起保護(hù)作用，此時(shí)細(xì)胞可耐受一70℃以下溫度，能長(zhǎng)期儲(chǔ)存，解凍后細(xì)胞復(fù)蘇，仍能繼續(xù)生長(zhǎng)增殖，細(xì)胞生物性狀不受任何影響。此為保存細(xì)胞的主要手段。   

    高溫對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)不利。細(xì)胞在39℃～40℃培養(yǎng)1小時(shí)，能受到一定損傷，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℃中培養(yǎng)1小時(shí)，細(xì)胞損傷嚴(yán)重，溫度至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)胞在高滲溶液或低滲溶液中，可以立即發(fā)生皺縮或腫脹、破裂。所以，滲透壓是體外培養(yǎng)細(xì)胞的重要條件之一。哺乳動(dòng)物和其他動(dòng)物組織細(xì)胞體外培養(yǎng)的滲透壓的維持主要與NaCl有關(guān)，但不能忽視其他電介質(zhì)滲透壓的關(guān)系。滲透壓與單位體積溶媒內(nèi)溶質(zhì)的分子數(shù)和離子數(shù)成正比。為此，按一定比例控制培養(yǎng)液中離子平衡，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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸送(如氨基酸、蔗糖等)，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。哺乳類動(dòng)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。

(三)氣體環(huán)境和pH

    體外培養(yǎng)細(xì)胞需要理想的氣體環(huán)境，氧和二氧化碳是細(xì)胞生存必須的條件之一。氧參加細(xì)胞的三羧酸循環(huán)，產(chǎn)生能量以供給細(xì)胞生長(zhǎng)、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，但多數(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(duì)有些細(xì)胞有害。采用開放式培養(yǎng)時(shí)(碟皿或培養(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(zhǎng)所必需的成分，并與維持培養(yǎng)液的pH有關(guān)。在密閉瓶中CO2濃度偏低的情況下，細(xì)胞容易生長(zhǎng)；一般不能低于l％，否則有損細(xì)胞。CO2增加將使pH下降。大多數(shù)細(xì)胞適于在pH7．2～7．4條件下生長(zhǎng)，低于pH6．8或高于pH7．6對(duì)細(xì)胞有害，甚至退變或死亡。各種細(xì)胞對(duì)pH的要求不盡相同。一般原代培養(yǎng)細(xì)胞對(duì)pH的變動(dòng)耐受性差，永生性細(xì)胞系和惡性細(xì)胞對(duì)pH的變動(dòng)耐力強(qiáng)。但總的來說，細(xì)胞對(duì)堿性不如對(duì)酸性的變化耐受，偏酸的條件比偏堿的環(huán)境對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)有利。細(xì)胞在生長(zhǎng)過程中隨細(xì)胞數(shù)量的增多和代謝活動(dòng)的加強(qiáng)，不斷釋放CO2，使培養(yǎng)基變酸，pH發(fā)生變化。所以，為了維持培養(yǎng)環(huán)境恒定的pH，多采用在培養(yǎng)液中加入磷酸鹽等緩沖劑的方法。磷酸緩沖劑中的NaHCO3可供給CO2，但CO2易于逸出，故只適用于封閉式培養(yǎng)。若開放式培養(yǎng)還是置于含有5％cO。的氣體環(huán)境中為宜。為克服NaHCO2調(diào)整的麻煩，也可用羥乙基乙硫磺酸(N一2一hydroxyethyl plperazine-N'-ethanesulfonic acid，Hepes)，它對(duì)細(xì)胞無毒性，也不起緩沖作用，主要作用是防止pH迅速變動(dòng)，在開瓶通氣培養(yǎng)或活細(xì)胞觀察時(shí)能維持較恒定的pH。