自细胞培养技术诞生以来，血清长期在其中占据着重要地位。20 世纪中叶，血清成为细胞培养不可或缺的添加物，尤其是胎牛血清，因其富含丰富的营养成分，如蛋白质、生长因子、激素、氨基酸、维生素等，能够为细胞提供全面的营养支持，促进细胞的生长、增殖和分化，在众多细胞生物学研究以及生物制药生产过程中被广泛应用。

然而，随着细胞培养技术应用领域的不断拓展和深入，血清在细胞培养中的问题逐渐暴露。

传统血清培养基的局限性

成分复杂且不确定：血清中含有数百种不同的蛋白质、生长因子、激素、氨基酸、维生素等营养成分，其具体组成和含量因血清来源、批次不同而存在显著差异。这种复杂性和不确定性导致细胞培养条件难以精确控制和标准化。

存在污染风险：血清来源于动物，可能携带各种病原体，如病毒、支原体、细菌等。在细胞培养过程中，这些病原体容易污染细胞培养体系，影响细胞的正常生长和功能，潜在的病原体传播存在严重的安全隐患。

引发免疫反应：血清中的异种蛋白等免疫原性物质，在细胞治疗等应用中，可能会引起机体的免疫反应，导致过敏、免疫排斥等不良反应，限制了细胞治疗技术的临床应用和推广。

血清替代物的兴起

20世纪50年代，细胞培养技术逐渐兴起，科学家们开始意识到动物血清在细胞培养中的局限性，于是开启了对血清替代物的深入研究。

20世纪60年代，无血清培养基的开发分为两个研究方向推进：一条是寻找能替代血清支持细胞在体外扩增的营养成分；另一条是优化配方中营养物成分和浓度以实现细胞的高密度培养。

与此同时，针对不同类型的细胞对营养物质和生长因子的需求，研究人员根据不同细胞类型的特点，开发了多种针对特定细胞的血清替代物培养基，提高了细胞培养的效率和质量。

无血清培养的突破

20世纪70年代至80年代，科研人员开始使用化学合成物质，如氨基酸、核苷酸、维生素、激素、生长因子等，来替代动物血清中的部分成分，研制出了成分相对明确的血清替代物培养基 。这些合成物质能够为细胞提供更稳定、更可控制的营养环境，减少了批次间差异和潜在的污染风险。

1982年，Hiro Kimura Kami 博士发现乙醇胺可在无血清条件下促进细胞倍增，并提出了 ITES 混合物（胰岛素、转铁蛋白、乙醇胺和硒）作为无血清培养基的添加剂，可降低或免除血清添加并实现高密度细胞培养。

1980年代，Gordon Sato 博士等科学家通过在基础培养基里添加蛋白（如胰岛素、转铁蛋白和白蛋白），在替代血清方面取得重大突破，能够在很大程度上替代血清支持细胞生长。

1991年，Gibco 推出 CHO-S-SFM 系列无血清培养基，实现了 CHO 细胞的完全无血清培养，这是血清替代物发展的一个重要里程碑.

1997年，Gibco 推出的 CD CHO 是第一个完全化学成分确定的培养基，标志着培养基开发进入一个全新的时代，为细胞培养提供了更精准、更稳定的环境。

多元化发展的推进

随着生物技术的不断进步，各种新型的血清替代物不断涌现，血清替代物培养基进入多元化发展阶段。

20世纪末至21世纪初，血小板裂解物作为一种血清替代物开始受到关注。血小板裂解物富含多种生长因子和营养物质，如血小板源性生长因子（PDGF）、转化生长因子- β（TGF - β）、血管内皮生长因子（VEGF）等，以及纤维连接蛋白等细胞黏附分子。这些成分在促进细胞生长、增殖、分化以及细胞黏附等方面具有显著作用，其效果在某些方面与血清相似，因而在细胞治疗、再生医学等领域得到广泛应用。

随着基因工程技术的发展，重组蛋白在血清替代物培养基中的应用逐渐增多。通过基因重组技术生产的人源化生长因子、激素等蛋白，具有更高的纯度和稳定性，能够更好地满足细胞培养的需求，同时也降低了动物源性成分带来的风险，提高了细胞培养的安全性和可控性。

此外，生物工程技术的不断创新也为无血清培养基的生产工艺和质量控制提供了先进的技术手段，促进了无血清培养基的产业化发展。

无血清培养的发展历程是一部充满挑战与创新的奋斗史。从早期对血清问题的初步认识与改良尝试，到逐步构建成分明确、多元化且高性能的血清替代物体系，这一过程见证了科学技术的不断进步与突破。

血清替代物培养基的出现和发展，有效解决了血清在细胞培养中面临的诸多难题，为细胞培养技术提供了更稳定、安全和高效的解决方案。

此外，随着对细胞培养要求的日益精细化和个性化，血清替代物培养基逐渐向个性化定制方向迈进。科研人员能够依据不同的细胞类型、培养条件和实验目的，调整血清替代物的成分和比例，实现对细胞培养环境的精准优化。这种个性化定制的血清替代物培养基进一步提高了细胞培养的成功率和可重复性，为满足生命科学研究和生物产业中日益多样化和复杂化的需求提供了强有力的支持。

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