細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境主要通過CO2培養(yǎng)箱、震蕩培養(yǎng)箱（即溫度、濕度、O 2和 CO 2張力）和基礎(chǔ)細(xì)胞培養(yǎng)基及其補(bǔ)充劑來實(shí)現(xiàn)。這不僅包括碳水化合物、維生素、氨基酸、礦物質(zhì)、生長因子、激素等營養(yǎng)素的供應(yīng)，還包括控制培養(yǎng)物 pH 值和細(xì)胞滲透壓等理化特性的成分。此外，固體或半固體生長基質(zhì)和細(xì)胞密度分別允許細(xì)胞-基質(zhì)錨定和細(xì)胞-細(xì)胞相互作用，這進(jìn)一步控制了生理相關(guān)微環(huán)境的模擬。
為滿足特定細(xì)胞類型的要求，市場上已有多種細(xì)胞培養(yǎng)基組合物，并且可以根據(jù)它們補(bǔ)充血清的水平進(jìn)行分類。
胎牛血清 (FBS) 形式的血清通常會(huì)添加到已經(jīng)含有基于氨基酸、維生素、碳源（例如葡萄糖）和無機(jī)鹽的標(biāo)準(zhǔn)配方的基礎(chǔ)培養(yǎng)基中。血清為細(xì)胞提供生長因子和激素，并充當(dāng)脂質(zhì)和酶的載體，以及微量營養(yǎng)素和微量元素的運(yùn)輸。
然而，一些實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)是減少基礎(chǔ)培養(yǎng)基中動(dòng)物源性因子（如血清）的補(bǔ)充，因?yàn)樗且环N不確定的成分，批次之間可能會(huì)有很大差異。它也是一種昂貴的細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)品，存在對(duì)細(xì)胞生長和功能造成不良刺激或抑制作用的風(fēng)險(xiǎn)，如果血清來源不可靠，可能會(huì)造成細(xì)胞污染。
減血清或無血清培養(yǎng)基依賴于用更明確的成分減少或代替血清的配方。這通常會(huì)產(chǎn)生以生長和下游實(shí)驗(yàn)應(yīng)用具有較高一致性為特征的細(xì)胞培養(yǎng)物。補(bǔ)充劑的濃度也可以根據(jù)細(xì)胞類型的具體需要進(jìn)行調(diào)整。這通常會(huì)產(chǎn)生以生長和下游實(shí)驗(yàn)應(yīng)用具有更高一致性為特征的細(xì)胞培養(yǎng)物。補(bǔ)充劑的濃度也可以根據(jù)細(xì)胞類型的具體需要進(jìn)行調(diào)整。這通常會(huì)產(chǎn)生以生長和下游實(shí)驗(yàn)應(yīng)用具有更高一致性為特征的細(xì)胞培養(yǎng)物。補(bǔ)充劑的濃度也可以根據(jù)細(xì)胞類型的具體需要進(jìn)行調(diào)整。
細(xì)胞培養(yǎng)所需的溫度取決于物種的體溫和分離培養(yǎng)細(xì)胞類型的微環(huán)境。雖然大多數(shù)人類和哺乳動(dòng)物細(xì)胞系在 36–37°C 下孵育，但源自冷血?jiǎng)游锏募?xì)胞系可以在 15°C 至 26°C 之間的更寬溫度范圍內(nèi)維持。大多數(shù)CO2培養(yǎng)箱、震蕩培養(yǎng)箱在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的人類和哺乳動(dòng)物細(xì)胞系的 pH 值應(yīng)嚴(yán)格控制并保持在 7.2–7.4 的生理 pH 值。相反，一些成纖維細(xì)胞系有利于pH 7.4 和 7.7 之間稍微偏堿性的條件，而轉(zhuǎn)化細(xì)胞系更喜歡 pH 7.0 和 7.4 之間的偏酸性環(huán)境。
通過嚴(yán)格調(diào)節(jié)和監(jiān)測細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境溫度的振蕩培養(yǎng)箱，可以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞培養(yǎng)的恒定溫度。隨著細(xì)胞的繁殖，它們的生長需要在培養(yǎng)基中提供能量，例如以葡萄糖的形式。代謝時(shí)，其副產(chǎn)物包括丙酮酸、乳酸和 CO 2。大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)可以使用乳酸檢測儀進(jìn)行乳酸含量檢測。
由于 pH 值取決于 CO 2和 HCO 3 -（碳酸氫鹽）的平衡，因此向細(xì)胞培養(yǎng)基中添加基于碳酸氫鹽的緩沖液也可以平衡 CO 2濃度。
其他 pH 緩沖液可以是有機(jī)性質(zhì)的，包括 HEPES (10–25 mM) 或 3-(N-嗎啉代) 丙磺酸 (MOPS) (20 mM)。
許多細(xì)胞培養(yǎng)基含有 pH 指示劑（例如，酚紅），顯示酸性（黃色）和堿性（粉紅色）條件之間的顏色范圍。此外，大氣中CO 2濃度的波動(dòng)也可以改變pH水平。因此，細(xì)胞應(yīng)在培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，該培養(yǎng)箱還允許將 CO 2張力調(diào)整至 5–7%。為了延遲 pH 值的變化，可以用其他碳源（例如 半乳糖或果糖）代替葡萄糖。雖然這會(huì)減慢細(xì)胞生長的速度，但也會(huì)減少乳酸等副產(chǎn)物的積累。
對(duì)于在低氧張力（缺氧）下模擬病理或生理?xiàng)l件的特定細(xì)胞培養(yǎng)物，建議使用可調(diào)節(jié)的 1–21% 氧濃度與氮?dú)馄胶獾娜毖跖囵B(yǎng)箱。
蘇州阿爾法生物提供的EKF-Biosen-葡萄糖乳酸分析儀、知楚搖床、生物反應(yīng)器、CO2培養(yǎng)箱、震蕩培養(yǎng)箱、恒溫恒濕培養(yǎng)箱、細(xì)胞培養(yǎng)搖瓶等廣泛用于細(xì)胞培養(yǎng)。
