盡管現在大多數細胞系仍然需要用含血清的培養基培養，但是在很多情況下，細胞培養和增殖也可在無血清培養基中進行。對無血清培養基的需求來自3個方面：一是各實驗室之間需要標準化的培養基；二是為特定的細胞系提供特殊的培養基；三是限制各種天然組分。
這些需求促進了更為復雜的多種培養基的產生，諸如M399、CMRL1066、NCTCl09、MB572以及針對L929小鼠成纖維細胞的NCTCl35、應用于中華倉鼠卵巢細胞的克隆化培養基Ham'sF10和F12等。用于培養Hela人宮jing癌細胞的無血清培養基也已產生。
當對連續培養的細胞系的培養基成分進行一定程度的調整，使之逐漸適應無血清條件之后，采用MCDB系列培養基、基于Sato'sa DMEM／F12的培養基以及基于RPMll640的培養基培養細胞的結果均證明：如果對培養基的營養成分和激素做適當的修改，血清可被減少或去除，而細胞生長不會有明顯的改變。這些培養基也為特殊類型細胞的原代培養提供了可選擇的條件。在無血清條件下(其中一些加了蛋白)，從培養人成纖維細胞、人和小鼠的正常或瘤細胞、淋巴母細胞及幾種不同的原代培養中獲得了一些培養基的特殊配方。除了考慮安全因素之外，為滿足生物制藥在體外生產時需要去除動物蛋白的要求，還針對一些連續細胞系，如CHO、雜交瘤設計了許多配方。
1)含血清培養基的缺點
含有血清的培養基有許多缺點：
(1)生理變化
血清中的主要成分諸如白蛋白、轉鐵蛋白已經知道得很清楚，但是其中含有的大量微量成分對細胞生長也起到巨大作用。這些成分包括營養物質(氨基酸、核苷、糖等)、肽生長因子、激素、無機物、脂類，它們的含量和作用還沒有*確定。
(2)儲藏壽命和穩定性
每批血清都不同，好的血清可保存一年，但也許那時它已經變質。如果已經變質就必須更換另一批相似的血清，但是用來更換的血清絕不會同前一批血清*相同。
(3)質量控制
更換血清時需做大量的測試以確保替換的血清與前一批血清很相似，這包括用幾種不同的細胞系做幾項試驗(如生長試驗、貼瓶率、特殊功能試驗等)。
(4)特異性如果培養的細胞類型不止一種，每種細胞可能需要使用不同批號的血清，這將需要同時保存不同批號的血清。而用同一批血清同時培養不同類型的細胞將會帶來更大的問題。
(5)可利用率
由于牧區干旱、牛群中疾病流行及政治或經濟等原因都會影響血清的供應，因此隨時會產生許多問題，諸如限制可利用的血清數量和可選擇的血清批數，尤其在血清需求量高的時候這種問題更為嚴重。現在，血清的需求量不斷增加，很可能會超出供給量，因此，這要求大多數商業應用者采用無血清培養基。因為盡管一個普通的研究性實驗室一年僅需要100～200 L血清，但一個商業性生物科技實驗室一周就可以用等量或更多的血清。
(6)后期加工
血清的存在對產物純化是一個主要的不利因素，甚至還可能影響產物的藥物效應。
(7)污染
血清易被病毒污染，其中許多可能對細胞培養有害，這是不受操作者控制的未知因素。雖然血清滅菌技術的改進已經避免了從正規廠家提供的血清感染支原體的可能，但仍然存在病毒感染問題，盡管有些供應商聲稱某些濾器可以去除病毒但這仍不能保證血清不被病毒感染。例如，瘋牛病是可傳染的，因此運往美國、澳大利亞的細胞培養物和血清產品必須提供其原產地和血清批號。由于許多病毒是在歐洲和北美的乳牛中發現的，而新西蘭還沒發現，所以來自新西蘭的牛血清其內源性病毒感染率可能很低。
(8)價格
價格昂貴是血清培養基的缺點之一。血清是培養基中很貴的成分(是化學成分價格的10倍多)，如果用的成分來替換血清，那么這些成分的總價格和血清相當。并且隨著轉鐵蛋白、硒、胰島素等市場需要量的不斷增加，這些物質的價格很可能進一步降低，無血清培養基也將會更加便宜。而且隨著重組生長因子的實用性及市場需求的增加，也將有助于降低無血清培養基的價格。
(9)生長抑制劑
血清不僅對細胞生長有促進作用，而且也有抑制作用。盡管通常情況下，血清的主要作用是激活細胞生長，但血清的總體效應是抑制和激活作用的總和。血清中的一些物質，如血小板生長因子(PDGF)可能是成纖維細胞的有絲分裂原，而其他成分可能抑制細胞的生長。存在于胎兒血清中含量約為l×10-8 mol／L的在高細胞密度時對許多細胞如神經膠質細胞和肺上皮細胞起抑制作用(細胞密度低時可能起促進作用)，血小板釋放的TGF-β(轉化生長因子-β)也可對許多上皮細胞起抑制作用。
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