調(diào)整和穩(wěn)定細(xì)胞培養(yǎng)基pH的常用方法及操作要點(diǎn)！
小楊 / 2025-03-24 09:55:07
百歐博偉生物：在細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中，維持培養(yǎng)基的pH穩(wěn)定對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)、代謝和產(chǎn)物表達(dá)至關(guān)重要。pH的波動(dòng)通常由細(xì)胞代謝（如乳酸和氨的積累）或環(huán)境因素（如CO?逸出）引起。以下是調(diào)整和穩(wěn)定細(xì)胞培養(yǎng)基pH的常用方法及操作要點(diǎn)：
一、緩沖體系設(shè)計(jì)
培養(yǎng)基中通常通過(guò)緩沖液維持pH穩(wěn)定，常見緩沖成分包括：
1、碳酸氫鈉（NaHCO?）與CO?平衡（適用于封閉或開放系統(tǒng)）：
封閉系統(tǒng)（如密封培養(yǎng)瓶）：需預(yù)充5-10% CO?環(huán)境，利用NaHCO?與CO?的平衡緩沖pH（pH 7.2-7.4）。
開放系統(tǒng)（如生物反應(yīng)器）：通過(guò)調(diào)節(jié)通入的CO?或空氣比例維持pH（需在線pH傳感器反饋控制）。
2、化學(xué)緩沖劑：
HEPES（10-25 mM）：非CO?依賴型緩沖劑，適合無(wú)血清培養(yǎng)基或高密度培養(yǎng)。
磷酸鹽緩沖液（PBS）：常用于基礎(chǔ)培養(yǎng)基，但緩沖能力較弱。
二、酸堿溶液直接調(diào)節(jié)
1、酸性溶液（用于調(diào)低pH）：
0.1-1 M HCl或CO?通入（通過(guò)溶解CO?生成碳酸）。
2、堿性溶液（用于調(diào)高pH）：
0.1-1 M NaOH或NaHCO?溶液（需注意滲透壓變化）。
3、操作要點(diǎn)：
小規(guī)模培養(yǎng)（如搖瓶）：手動(dòng)滴加酸堿溶液，緩慢混合避免局部過(guò)酸/堿。
大規(guī)模生物反應(yīng)器：通過(guò)自動(dòng)泵按需添加，結(jié)合在線pH探頭實(shí)時(shí)調(diào)控。
三、代謝副產(chǎn)物控制
乳酸和氨的積累是pH下降或升高的主要原因，可通過(guò)以下策略減少其影響：
1、優(yōu)化補(bǔ)料策略：
控制葡萄糖補(bǔ)加速度（避免過(guò)量導(dǎo)致乳酸堆積）。
使用替代碳源（如半乳糖、谷氨酰胺衍生物）減少乳酸生成。
2、氨的控制：
減少谷氨酰胺濃度，改用更穩(wěn)定的二肽（如GlutaMAX™）。
通過(guò)培養(yǎng)基置換或灌流培養(yǎng)移除代謝廢物。
四、CO?濃度調(diào)控（針對(duì)開放式系統(tǒng)）
1、生物反應(yīng)器中CO?通入：
pH過(guò)高時(shí)：通入CO?降低pH（CO?溶解生成H?CO?，釋放H?）。
pH過(guò)低時(shí)：減少CO?通入或增加空氣通氣速率（促進(jìn)CO?逸出）。
2、注意事項(xiàng)：
需與溶氧（DO）控制協(xié)同（例如，通過(guò)調(diào)整攪拌速率或氣體混合比例）。
五、溫度與溶氧協(xié)同調(diào)節(jié)
1、溫度影響：
降低溫度（如從37℃降至32-34℃）可減緩細(xì)胞代謝速率，減少乳酸生成。
常用于灌流培養(yǎng)或高密度培養(yǎng)后期。
2、溶氧（DO）控制：
溶氧不足會(huì)增強(qiáng)無(wú)氧代謝，增加乳酸生成，需維持DO在20-50%（通過(guò)調(diào)節(jié)通氣或攪拌）。
六、培養(yǎng)基配方優(yōu)化
1、預(yù)調(diào)pH：
配制培養(yǎng)基時(shí)預(yù)先調(diào)整pH至目標(biāo)范圍（如7.0-7.4），并考慮溫度影響（pH隨溫度升高略微下降）。
2、補(bǔ)充緩沖成分：
添加丙酮酸（減少乳酸生成）或絲氨酸（調(diào)節(jié)氨代謝）。
3、無(wú)血清/化學(xué)成分明確培養(yǎng)基：
減少蛋白成分對(duì)pH的干擾，提高緩沖體系可控性。
七、自動(dòng)化與過(guò)程控制
1、在線pH監(jiān)測(cè)與反饋控制：
生物反應(yīng)器集成pH傳感器，聯(lián)動(dòng)酸堿泵或CO?通氣閥實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
采用PID（比例-積分-微分）算法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。
2、數(shù)據(jù)建模：
通過(guò)代謝通量分析（MFA）預(yù)測(cè)pH變化趨勢(shì)，提前干預(yù)。
八、特殊情況處理
1、病毒載體生產(chǎn)：
某些病毒包裝過(guò)程對(duì)pH敏感（如慢病毒需pH 7.0-7.2），需嚴(yán)格控制波動(dòng)。
2、細(xì)胞治療產(chǎn)品：
避免使用動(dòng)物來(lái)源成分（如血清）調(diào)節(jié)pH，優(yōu)先選擇化學(xué)成分明確試劑。
九、注意事項(xiàng)
避免劇烈調(diào)整：pH驟變可能導(dǎo)致細(xì)胞應(yīng)激或死亡，調(diào)節(jié)時(shí)需緩慢操作。
滲透壓保護(hù)：添加酸堿溶液時(shí)需控制體積（如濃縮液），避免滲透壓劇烈變化。
兼容性驗(yàn)證：任何pH調(diào)節(jié)劑（如HEPES、NaOH）需預(yù)先驗(yàn)證對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)和產(chǎn)物質(zhì)量的影響。
通過(guò)綜合運(yùn)用緩沖體系設(shè)計(jì)、代謝調(diào)控和自動(dòng)化技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中pH的高效穩(wěn)定控制，為細(xì)胞生長(zhǎng)和產(chǎn)物表達(dá)提供最佳環(huán)境。
北京百歐博偉生物技術(shù)有限公司擁有對(duì)菌種、細(xì)胞、培養(yǎng)基、配套試劑等產(chǎn)品需求者的極優(yōu)質(zhì)服務(wù)，對(duì)購(gòu)買項(xiàng)目的前期資料提供,中期合同保證,后期貨物跟蹤到最終售后的確保項(xiàng)目準(zhǔn)確到位，都有相關(guān)人士進(jìn)行維護(hù),確保您在
微生物菌種查詢網(wǎng)中獲得最優(yōu)質(zhì)服務(wù)！也正因?yàn)榇?，北京百歐博偉生物技術(shù)有限公司與國(guó)內(nèi)外多家研制單位、生物制藥、第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)和科研院所院校、化工企業(yè)有著良好、長(zhǎng)期和穩(wěn)定的合作關(guān)系！
下載附件
上一篇：植物乳酸菌的定義與特點(diǎn)及常見菌種與應(yīng)用領(lǐng)域！
下一篇：戊糖片球菌的形態(tài)與生理特征及應(yīng)用領(lǐng)域與分離鑒定！