體外培養的細胞直接生活在培養基中，因此培養基應能滿足細胞對營養成分、促生長因子、激素、滲透壓、pH等諸多方面的要求。
一、營養成分
細胞對營養條件一般包括以下幾個方面：
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氨基酸：是細胞合成蛋白質的原料。所有細胞都需要12種必須氨基酸：纈氨酸、亮、異亮、蘇、賴、色、苯丙、蛋、組、酪、精氨酸、胱氨酸。此外還需要谷氨酰胺，它在細胞代謝過程中有重要作用，所含的氮是核酸中票令和嘧啶合成的來源，同樣也是合成三、二、一磷酸酰苷所需要的基本物質。
2
單糖：培養中的細胞可以進行有氧與無氧酵解，六碳糖是主要能源。此外六碳糖也是合成某些氨基酸、脂肪、核酸的原料。細胞對葡萄糖的吸收能力最高，半乳糖最低。
3
維生素：主要扮演輔酶、輔基的角色，必不可少。生物素、葉酸、煙酰胺、泛酸、吡哆醇、核黃素、硫胺素、維生素B12都是培養基常有的成分。
4
無機離子與微量元素：細胞生長除需要鈉鉀鈣鎂氮和磷等基本元素，還需要微量元素，如鐵、鋅、硒、銅、錳、鉬、釩等。
二、促生長因子及激素
越來越多的實驗證實各種激素、生長因子對于維持細胞的功能、保持細胞的狀態(分化或未分化)具有十分重要的作用。有些激素對許多細胞生長有促生長作用，如胰島素，它能促進細胞利用葡萄糖和氨基酸。有些激素對某一類細胞有明顯促進作用，如氫化可的松可促進表皮細胞的生長，泌乳素有促進乳腺上皮細胞生長作用等。
三、滲透壓
細胞必須生活在等滲環境中，大多數培養細胞對滲透壓有一定耐受性。人血漿滲透壓290mOsm/kg,
可視為培養人體細胞的理想滲透壓。鼠細胞滲透壓在320mOsm/kg左右。對于大多數哺乳動物細胞，滲透壓在260-320mOsm/kg的范圍都適宜。
四、pH
大多數細胞適宜pH為7.2-7.4，偏離此范圍對細胞將產生有害影響，培養基應具一定的緩沖能力。造成pH波動主要是代謝產生的CO2，在封閉式培養過程中CO2與水結合產生碳酸，培養基pH很快下降。為解決這一問題，合成培養基中使用了NaHCO3-CO2緩沖系統，并采用開放培養的方式，使細胞代謝產生的CO2及時溢出培養瓶，在通過穩定調節溫箱中CO2濃度(5%)，使之與培養基中的NaHCO3處于平衡狀態。
五、無毒、無污染
體外生長的細胞對微生物及一些有害有毒物質沒有任何抵抗能力，因此培養基應達到無化學物質污染、無微生物污染(如細菌、真菌、支原體、病毒等)、無其他對細胞產生損傷作用的生物活性物質污染(如抗體、補體)。對于天然培養基，污染主要來源于取材過程及生物材料本身，應當嚴格選材，嚴格操作。對于合成培養基，污染主要來源于配制過程，配制所用的水，器皿應十分潔凈，配制后應嚴格過濾除菌。
