細胞培養是一種無菌操作技術，其實驗室設計的原則是防止微生物污染和不受其它有害因素的影響，它需要潔凈的工作環境，新鮮空氣，干燥和無煙無塵。細胞培養室一般是無菌操作區設計在室內活動較少的內側，常規操作和封閉培養在一個房間，洗滌和消毒在另一個房間里。
細胞培養實驗室應至少能夠執行六項任務：無菌處理、孵化、制備、清洗、滅菌、存儲。
無菌操作區
無菌操作區域僅限于細胞培養和其他無菌操作區域，最好與外界隔離，不能穿行或受其他干擾。
無菌操作室應分為三個部分：
a）更衣室——更換衣服、鞋子、穿戴帽子和面具；
b）緩沖室——位于更衣室和手術室之間，以確保手術室內的無菌環境，并放置恒溫培養箱和一些必要的小器械；
c）無菌手術室——專用于無菌處理，細胞培養。房間大小應適當，頂部不宜過高（不超過2.5m），以確保紫外線的有效殺菌效果；墻壁光滑，無死角，方便清潔和消毒。工作臺不應靠墻放置，臺面要平滑壓塑作表面，涂漆成白色或灰色，以便于觀察解剖結構和酚紅。
孵化區
盡管該區域對無菌的要求并不比無菌區域嚴格，但它們仍然需要清潔無塵，因此它們也應放置在干擾少的區域。孵育可以在培養箱中或控制溫度的溫室中進行，相比之下溫室費用較高，通常實驗室多采用培養箱孵育。
制備區
在該區域中，主要進行培養液，有關培養用液等實驗用品的制備。
存儲區域
主要存放各種冰箱、干燥箱、液氮罐、無菌培養液、培養瓶等，此環境還需要清潔無塵。
清潔和消毒區域
清潔和消毒區域應與其他區域分開，主要用于清潔所有細胞培養容器、準備、消毒及三蒸水制造等。
常用設施及設備
(1)超凈工作臺：也稱凈化工作臺,分為側流式,直流式和外流式三大類；
(2)無菌操作間：操作間放置凈化工作臺及二氧化碳培養箱、離心機、倒置顯微鏡等；緩沖間可放置電冰箱，冷藏器及消毒好的無菌物品等；
(3)操作間：普通培養箱、離心機、水浴、定時鐘、普通天平及日常分析處理物；
(4)洗刷消毒間：烤箱、消毒鍋、蒸餾水處理器及酸缸等；
(5)分析間：顯微鏡，計算機及打印機等。
培養器皿
常用細胞培養器皿有培養瓶、培養板、培養皿等；常準備量是使用量的三倍，器皿應選擇透明度好，無毒,利于細胞粘附和生長的材料，常用一次性聚苯乙烯材料制品或中性硬度玻璃制品，常用的器皿有下面幾種：
(1)液體儲存瓶：用于儲存各種配制好的培養液，血清等液體，常用規格有500ml、250ml、100ml等幾種；
(2)培養瓶：根據培養細胞種類要求不同培養瓶的形態各異，用于細胞傳代培養的細胞要求瓶壁厚薄均勻，便于細胞貼壁生長和觀察；
瓶口要大小一致,口徑一般不小于1cm，允許吸管伸入瓶內任何部位，規格有200ml、100ml、50ml、25ml、10ml等幾種；
(3)培養皿：用于開放式培養及其它用途，分直徑30mm、60mm、120mm等幾種；
(4)吸管：常用的有長吸管和短吸管兩類，長吸管也稱刻度吸管，其改良后管上部有球型刻度稱改良吸管，刻度吸管用于移動液體，常用1ml和10ml兩種，短吸管也叫滴管，分彎頭和直頭兩種；
(5)離心管：離心管是細胞培養中使用最廣泛的器皿，根據用途不同形態各樣，常用于細胞培養的離心管有大腹式尖底離心管和普通尖底離心管兩類，前者分別為50ml、30ml、15ml；后者則多為10ml和5ml；
(6)其它：如三角燒瓶、燒杯、量筒、漏斗、注射器等。
細胞培養溫度
維持培養細胞旺盛生長，必須有恒定而適宜的溫度，不同種類的細胞對培養溫度要求也不同，人體細胞培養的標準溫度為36.5℃±0.5℃，偏離這一溫度范圍，細胞的正常代謝會受到影響，甚至死亡。
培養細胞對低溫的耐受力較對高溫強,溫度上升不超過39℃時，細胞代謝與溫度成正比；人體細胞在39-40℃1小時,即能受到一定損傷，但仍有可能恢復；在40-41℃1小時，細胞會普遍受到損傷，僅小半數有可能恢復；41-42℃1小時，細胞受到嚴重損傷，大部分細胞死亡，個別細胞仍有恢復可能；當溫度在43℃以上1小時，細胞全部死亡；相反，溫度不低于0℃時，對細胞代謝雖有影響，但并無傷害作用；把細胞放入25-35℃時，細胞仍能生存和生長，但速度減慢；在4℃數小時后，再回到37℃培養，細胞仍能繼續生長，細胞代謝隨溫度降低而減慢，當溫度降至冰點以下時，細胞可因胞質結冰受損而死亡。但是,如果向培養液中加入一定量的冷凍保護劑(二甲亞砜或甘油),可在深低溫下如-80℃或-196℃(液氮)長期保存。
合適的氣體環境
氣體是哺乳動物細胞培養生存必需條件之一，所需氣體主要有氧氣和二氧化碳，氧氣參與三羧酸循環，產生供給細胞生長增殖的能量和合成細胞生長所需用的各種成分，開放培養時一般把細胞置于95%空氣加5%二氧化碳混合氣體環境中，二氧化碳既是細胞代謝產物,也是細胞生長繁殖所需成分，它在細胞培養中的主要作用在于維持培養基的pH值，大多數細胞的適宜pH為7.2-7.4，偏離這一范圍對細胞培養將產生有害的影響，但細胞耐酸性比耐堿性大一些，在偏酸環境中更利于細胞生長.但有一些細胞也喜歡偏堿環境中生長，如成纖維細胞最適合pH是7.4-7.6，每種細胞都有其最適pH值。
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