无毒和无菌是体外培养细胞的首要条件。细胞在活体内，解毒系统和免疫系统可抵抗微生物或其他有害物质的入侵，但细胞在体外培养的过程中，缺乏机体免疫系统的保护而丧失对微生物的防御能力和对有害物质的解毒能力。为保证细胞能在体外环境中生长繁殖，必须要确保无菌工作区域、良好的个人卫生、无菌试剂和培养基以及无菌操作。
常见的微生物污染有支原体、细菌、真菌。支原体无致死毒性，可与细胞长期共存，对细胞有潜在影响，但体积小，不易鉴别，可借助于地衣红或Hoechst33342染色来进行检测。细菌增殖快，在短时间内即可大量扩增，并产生毒素杀死细胞。真菌的种类繁多，肉眼可见，漂浮于培养液面上，可呈丝状、管状或树枝状等。
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