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pH值是細胞系高效生長的關(guān)鍵,。

例如，大多數(shù)細胞系在pH 7.2-7.4時繁殖最好,，成纖維細胞在pH 7.7時繁殖旺盛,，轉(zhuǎn)化細胞系在pH 7左右時表現(xiàn)優(yōu)異。為了跟蹤細胞生長過程中培養(yǎng)基pH值的變化,，在某些情況下使用苯酚紅作為pH值的指示劑,，pH值為7.4時為紅色。苯酚紅在酸性溶液中變?yōu)槌壬?pH 7)和黃色(pH 6.5),，在堿性溶液中變?yōu)榉凵?pH 7.6)和紫色(pH 7.8),。然而，在活細胞成像中常用的培養(yǎng)基配方避免使用酚紅,，因為其光吸收消光系數(shù)高,，可能造成背景噪音。

pH緩沖系統(tǒng)通常包含碳酸氫鈉和外部供應(yīng)CO2,。此外,，合成的生物緩沖液，如HEPES,，可用于短期研究時緩沖培養(yǎng)基,。當(dāng)細胞外溶液不能用HEPES緩沖時，CO2被輸送到系統(tǒng),，當(dāng)與細胞外溶液接觸時分解為碳酸氫鹽,。這就是為什么顯微鏡下的活細胞成像通常需要專門可調(diào)節(jié)大氣而設(shè)計的培養(yǎng)室。一般情況下,，10-20mM HEPES緩沖液的濃度可以在無CO2存在時控制pH值,，為碳酸氫鈉提供最佳的生長條件。

細胞系對氧氣的需求量變化很大,。

哺乳動物細胞在體內(nèi)呼吸通常需要氧氣,，但在體外培養(yǎng)成種子細胞系或永生化后，通?？梢蕴娲鷧捬跆墙徒?。但大多數(shù)活細胞成像實驗并不需要嚴(yán)格的O2調(diào)控,。有趣的是，氧氣的消耗經(jīng)常被用作一種策略,，以減少通過與活性氧的反應(yīng)而發(fā)生的光損傷,。這一策略可能涉及氧氣消耗系統(tǒng)，如氧化酶或抗氧化劑,，如維生素C,，以限制自由基的損害。然而,，在某些情況下,，O2張力降低可能導(dǎo)致缺氧應(yīng)激，這對細胞是有危險的,。

大多數(shù)細胞系在260 ~ 320 mosM的滲透壓值范圍內(nèi)高效生長,。當(dāng)添加HEPES來改變培養(yǎng)基組分時，監(jiān)測培養(yǎng)基的滲透壓是很重要的,。大多數(shù)成像室容納小體積,，在培養(yǎng)基溫度較高時，由于蒸發(fā)作用,，滲透壓會發(fā)生變化,。在大多數(shù)情況下，顯微鏡有一個二氧化碳控制的孵育室,，用于在37攝氏度下處理哺乳動物細胞,。低滲培養(yǎng)基可以在培養(yǎng)皿中常規(guī)替代，以補償蒸發(fā),。也可以通過將培養(yǎng)基密封在一個開放的機油室或通過控制濕度來最小化蒸發(fā),。

在短期研究中應(yīng)用大體積培養(yǎng)基可以避免由于蒸發(fā)而造成的滲透壓和O2的偏差。長期研究可采用加熱機組,、加濕器孵育室,、碳酸氫鹽緩沖系統(tǒng)相結(jié)合的方式對環(huán)境參數(shù)進行控制。

為了更好地解釋活體細胞成像實驗的結(jié)果,，通常采用先進的寬視野和共聚焦顯微鏡技術(shù),。例如,，細胞的生長和發(fā)育是在相位對比和差分干涉對比(DIC)顯微鏡下觀察的,，但發(fā)育胚胎研究有時更傾向于在立體顯微鏡下觀察。另一方面,，熒光技術(shù)被用來標(biāo)記特定的細胞化合物,，使它們在共聚焦顯微鏡下更容易觀察到。然而,，活細胞成像系統(tǒng)被限制在一定的最佳條件下,，以確保細胞保持在健康的狀態(tài),。