Фибриллы внеклеточного матрикса состоят из белков коллагена (до 30% массы всех белков организма), фибронектина и эластина, а также, в случае кости, из кристаллов фосфата кальция

3.5. Системы культивирования клеток
Многие клетки млекопитающих начинают размножаться лишь после образования монослоя из клеток, на первом этапе они должны прикрепиться к субстрату и распластаться на нем. В качестве субстрата используют:

• 
  стекло пирекс (алюмоборосиликатное стекло), так как натрий силикатное стекло может подщелачивать среду и его необходимо кипятить в слабой кислоте перед употреблением. По мере использования пригодность такого стекла падает;
  
• 
  пластик - чаще всего используют полистирол, поликарбонат, поливинилхлорид, тефлон и др.;
  
• 
  металлы - нержавеющая сталь, титан и другие, химически инертные вещества с высоким отрицательным поверхностным зарядом, что позволяет клетке прикрепиться к субстрату за счет электростатических взаимодействий.
  

Кроме того, при использовании посуды, поверхность сосудов покрывают облегчающим прикрепление клеток веществом в виде коллагена или полиаминокислоты.
Для культивирования клеток используют две системы:
1. Непроточные культуры, - клетки вводят в фиксированный объем среды. По мере использования клетками питательных веществ и накопления метаболитов среда периодически меняется с тем, чтобы метаболизм клеток не изменился. Кроме того, за счет истощения среды пролиферация клеток прекращается. Продолжительность жизни непроточных культур можно увеличить следующими способами:

• 
  прерывистым, - часть культуры заменяется равным объемом свежей среды;
  
• 
  постоянным, - объем культуры увеличивается с постоянной низкой скоростью, а небольшие порции клеток периодически удаляются;
  
• 
  перфузионным - осуществляется постоянное поступление свежей среды в культуру и одновременное удаление равного объема использованной (бесклеточной) среды. Перфузия бывает открытой (из системы удаляется вся среда) и закрытой (удаляемая среда проходит через дополнительный сосуд, где восстанавливается ее рН и осуществляется аэрирование, и возвращается в культуральный сосуд);
  

Для непроточных культур характерно накоплением отходов и вариация внешних условий.
2. Проточные культуры обеспечивают гомеостаз системы без изменения концентрации питательных веществ и метаболитов, а также числа клеток. Гомеостаз обеспечивается постоянным введением в культуру свежей питательной среды с одновременным удалением равного объема среды с клетками, например, в суспензионных культурах и монослойных культур на микроносителях.

Рис. 1.13. Схема монослойных способов культивирования: 1- плоский флакон (чашка Колле) с растущими клетками на дне; 2 – вращающаяся бутыль (круглый сосуд) с клетками на дне и стенках; 3- колонка с клетками на микроносителе.

Культивирование животных клеток осуществляют в виде монослойных и суспензионных культур. Монослойный способ оптимизируют путем культивирования клеток (рис. 1.13):

• 
  в плоских флаконах (матрацах);
  
• 
  во вращающихся бутылях, когда в каждый момент времени 15-20% поверхности бутыли покрыто питательной средой, а клетки периодически находятся в воздухе или в жидкой фазе;
  
• 
  в колонках на микроносителях в виде плотно упакованных неподвижных стеклянных бусах диаметром 35 мм, стопок пластин и др. Питательная среда омывает систему протекая сверху вниз.
  

К преимуществам монослойных культуры относится то, что они позволяют:

• 
  проводить полную замену среды и промывать клетки перед добавлением свежей питательной среды в тех, например, случаях, когда необходимо обеспечить рост клеток в стабильных условиях, а синтез продукта в других условиях. Кроме того, эта система позволяет полностью удалять нежелательные компоненты или метаболиты;
  
• 
  обеспечить высокую плотность клеток;
  
• 
  использовать любые типов клеток в научных исследованиях;
  
• 
  обеспечить тесные межклеточные контакты, например, для распространения вирусов;
  
• 
  повысить экспрессию требуемого продукта у клеток, если для этого им необходим плотный контакт с субстратом.
  

К недостаткам монослойных культур относится:

• 
  требования большого пространства;
  
• 
  рост стоимости и трудоемкости при увеличении масштаба;
  
• 
  низкая эффективность контроля, обусловленного трудностями отбора пробы;
  
• 
  сложность в определении и контролировании рН, концентрации кислорода и питательных веществ.