在使用合成培养基时，仍需要加入一些天然成分，如人或动物血清，血浆和组织浸液等，否则细胞不能很好生长。当前主要使用血清，以牛血清为主。血清的生物效应早已被证明，它含有多种促进细胞生长、贴附的活性物质。合成培养基中不加血清或低浓度（如2%）血清，仅能维持细胞生存，细胞不能很好生长，这种培养基称为维持液，加入5％的血清，对大多数细胞来说，能维持不死和缓慢生长。一般需加入10％～20％血清，有利于细胞生长，称为生长液。无论是生长液或维持液，均应加常量的谷氨酞胺、青霉素和链霉素（俗称双抗）。以RPMI 1640培养液为例，其生长液和维持液的配法如下。

1．生长液

RPMI164087％ 小牛血清 10%

(100×）谷氨酞胺 1%(100×）双抗 1%

用5.6% NaHCO₃调pH至7.0～7.2

2．维持液

RPMI164095％小牛血清2%

(100 x）谷氨酞胺1%(100x）双抗1%

用5. 6% NaHCO₃调pH至7.0～7.2。

无血清和无蛋白培养基

在培养基中加入血清来培养的细胞是常规做法。添加血清，虽利于细胞生长，但不明成分也增多了，对分析实验结果增加了困难。特别是用培养细胞生产体内治疗用重组蛋白时，培养细胞对血清的依赖已成为工艺开发的主要障碍。使用血清的缺点愈来愈凸现出来，现在公认使用血清培养细胞的缺点有6点之多：①血清中含有广泛的微量成分，可能对细胞的生长有不同程度的影响；②对通过细胞培养获得产物的过程，血清的存在是纯化的主要障碍，甚至难以使产物形成医药产品；③血清常被病毒，支原体、纳米细菌等污染，虽多对细胞培养无大影响，但增加了不能控制的因素；④血清对培养细胞不但有促进作用，而且有生长抑制作用，它的净作用是生长刺激和抑制的结合；⑤血清的加入使实验和生产过程的标准化困难；⑥血清是培养基成分的主要部分，血清的批次可能适合某些细胞系，如果换一次批号要作广泛实验，高质量血清，如胎牛血清等，以及合适批号的足量储存等，不仅供应不足，而且成本提高。因此人们现正在探索不用血清的无血清培养基。

1．无血清培养基（serum free medium, SFM）又称为条件培养基，是由营养完全的基础培养基添加经验确定的激素、生长因子、贴壁因子、结合蛋白和微量元素而组成，现已有商品供应。因为它的成分全部为已知成分，应用无血清培养基可以排除含血清培养时许多未知成分的干扰，使实验结果更为可靠。严格来讲，我们所说的无血清仅代表培养液中未补加血清。无血清培养基（液）还可以添加其他来源的蛋白质，如清蛋白或牛脑垂体提取物，以及植物提取液。添加化学成分明确的蛋白质成分的培养液或者未添加任何蛋白质的无蛋白培养液才是真正的化学成分明确的培养基。无血清培养基有细胞株特异性，针对自己使用的细胞株，有时需要对无血清培养基配方作一定的调整。如已经商品化的无血清培养基有：①角质细胞限定性无血清培养基，适用于人角质细胞的无血清培养；②支气管上皮细胞无血清培养基，可用于支气管上皮细胞的无血清培养；③细胞产物甲基纤维素完全培养基，可用于造血细胞的无血清培养；④巨噬细胞无血清培养基；⑤神经元基础培养基；⑥肝细胞无血清培养基；⑦内皮细胞无血清培养基；⑧杂交瘤细胞无血清培养基等。

(1)开发与设计无血清培养基的方法

1)从有关细胞类型的已知配方设计，逐一变换组分，直到按特殊要求达到优化；首先要明确所要培养的细胞类型，是寿命有限的正常二倍体细胞，还是已发生转化的细胞，或者是具有永生性的恶性细胞。是同质种群（同一细胞系、株）还是异质种群（不同细胞成分混杂）。然后还要确定培养的目的，是维持细胞的生存还是想要得到细胞的大量增生。最后要确定是否补加血清以及补加的最低限量。

2）参考已有配方和已有的经验进行设计，添加可能有用的各种组分，排除有害和无用的组分，并对其中某些成分的浓度进行优化。如原代培养的细胞在已有的多种培养液中生长时，摸索可以限定补加的蛋白质、生长因子和激素的最低用量。转化细胞因能够自主产生一些生长因子，故可在不添加生长因子的培养液中生长，因此若继续给培养液中补加生长因子，反而会抑制细胞生长。而具有永生性的恶性细胞就很少依赖血清，但需要添加某些生长因子。开发新配方时应做详细的生长曲线和克隆生长测定，最好采用各种统计学方法进行比较研究。

(2)无血清培养基的常用添加物

1)白蛋白和脂类：白蛋白作为脂肪酸和某些微量元素的载体，还具有脱毒剂的功能。无血清培养基用白蛋白要求较低含量的热原和脂肪酸，需要特殊的制备，所需特定脂肪酸的添加量为0.5～5 mg/ml。细胞膜的脂类构成和膜流动性影响细胞功能，膜流动性受到脂肪酸，磷脂和胆固醇的影响。培养细胞不一定都需要添加脂类，但多数细胞系都需要脂类维持在无血清培养基中生存。在无血清培养基中，脂类添加对细胞生长的作用常因细胞不同而异。脂类难溶于水，常与白蛋白一起加入或制成微乳，才能起到较好的效果。常见的添加脂类的胆固醇、低密度脂蛋白、大豆磷脂和亚油酸（或油酸）。

2)胰岛素：胰岛素是细胞的重要生长因子，能刺激细胞对葡萄糖的利用，促进对RNA,蛋白质和磷脂的合成。胰岛素与氢化可的松一起，能诱导转化的人淋巴细胞在无血清培养基中合成免疫球蛋白。大鼠肝癌细胞在无血清培养基中培养时出现细胞停止在G1期，当加入胰岛素后，细胞会重新进入细胞周期，顺利进入S期；在白血病细胞培养中，胰岛素的加入与否可使细胞得率相差18倍。但也有些研究证实，胰岛素并非某些无血清培养的必需成分，如淋巴瘤细胞的生长就与胰岛素的存在与否无关。在无血清培养基中胰岛素的含量通常为5～10ug/ml。

3)传递蛋白：转铁蛋白是一种常用的传递蛋白，是能结合铁离子的血清糖蛋白，与铁向细胞内的传递密切相关。在无血清培养基中，转铁蛋白是一种重要的生长刺激蛋白，作用于细胞表面受体，促进转铁蛋白的穿膜传递，而且在分裂素刺激的淋巴细胞中添加转铁蛋白后，会使细胞DNA的合成显著增加。转铁蛋白的缺乏常会造成大多数杂交瘤细胞的生长抑制，甚至死亡。但在培养基中添加铁鳌合剂能部分代替转铁蛋白传递铁的功能。转铁蛋白的添加浓度常为5～10ug/ml。

4）乙醇胺：乙醇胺与细胞内的磷脂合成有关，是脑磷脂的合成前体，是一种重要的刺激细胞生长的化合物。在无血清培养基中的添加浓度常为10～20u mol/L。

5）无机盐和微量元素：培养细胞需要多种微量元素支持生长和维持活性，如硒（Se)，铬（Cr)，镉（Cd)，钴（Co)，铜（Cu)，钼（MO)、锰（Mn)、镍（Ni)、硅（Si )、锡（Sn)、钒（V)、锌(Zn)、锗（Ge)、铁（Fe)、锶(Sr)、铝（Al)、银（Ag )、钡（Ba)、溴（Br)、氟（F)、碘（I)、铷（Rb)、锆(Zr）等，这些元素通常来自血清，故在无血清培养基中应添加这些微量元素。各种无机盐和微量元素对细胞生长的作用有些还不十分清楚。已知其中的某些元素可以起到酶的辅助因子的作用。如亚硒酸钠中的硒就是一种重要的微量元素，硒可以起到辅助谷胱甘肽过氧化物酶的作用，后者是涉及细胞解毒作用的关键酶，从而提高了细胞在无血清培养基中的生长速率和活性。通常亚硒酸钠的添加浓度为10～60nmol/L。其他的微量元素（均以离子形式存在），在减少或替代培养液中的清蛋白、转铁蛋白、胰岛素与脂质体的用量上是很重要的。

6)生长因子：在无血清培养基中添加的生长因子包括：表皮生长因子（epidermal growth factor, EGF )、转化生长因子（transforming growth factor, TGF )、成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor, FGF) ,胰岛素样生长因子（insulin like growth factors, IGF）等，细胞生长所需的生长因子很多是来自血清，也有来自于细胞的提取物，如从转化细胞中提取的转化生长因子(TGF )能诱导正常细胞表现出转化细胞的特征，当从培养基中除去TGF后，细胞可恢复正常细胞表型。

7)贴壁蛋白：对贴壁依赖性细胞适应在无血清培养基中生长后，常呈现非贴壁状态，对有些细胞系可以适应到悬浮培养状态，而且细胞的存活率也会有所降低，甚至细胞的基因型也会有所变化。有的细胞由贴壁型转化为悬浮型后，也不能很好的适应悬浮生长状态，甚至逐渐死亡。也有的细胞系虽然仍维持贴壁生长状态，但其贴壁率降低，不能适应动态培养的要求。根据培养的细胞系和培养系统的具体要求，有时需考虑在无血清培养基其中添加某些贴壁蛋白，如纤粘连蛋白（fibronectin )、层粘连蛋白（laminin )、胶原（I～Ⅳ型）、细胞外粘连蛋白（vitronectin )、胎球蛋白（fetuin )和聚D-赖氨酸等，这些贴壁蛋白具有细胞系的特异性，使用时要注意此特点。

2．无蛋白培养基和限定化学成分培养基培养细胞为了方便产物的分离，降低培养基成本，便于培养基的存放和使用，以及保证生物安全性等，采用无蛋白培养基是十分诱人的。但无蛋白培养基的设计十分困难，仅在大规模培养杂交瘤细胞时用无蛋白培养基比较成功。无蛋白培养基设计的最大难点在于铁离子的传递，为绕过这一瓶颈，常以较高浓度的无机离子（三氯化铁、构橼酸铁、铁氰化钾、硫酸亚铁等）来绕过缺乏转铁蛋白的瓶颈。如添加构橼酸铁的浓度多在50u mol/L以上。