DMSO是細胞凍存過程中經常用到的試劑,對于做細胞培養的我們來說幾乎周周使用。但是我們對它的了解可能并沒有很深入,下面我們來熟悉一下。
DMSO又名二甲基亞砜,是一種含硫有機化合物,分子式為(CH3)2SO,常溫下為無色無臭的透明液體,是一種吸濕性的可燃液體。具有高極性、高沸點、熱穩定性好、非質子、與水混溶的特性,能溶于乙醇、丙醇、苯和氯仿等大多數有機物,被譽為"萬能溶劑“。
DMSO 用途廣泛。用作乙炔、芳烴、二氧化硫及其他氣體的溶劑以及腈綸纖維紡絲溶劑。是一種即溶于水又溶于有機溶劑的極為重要的非質子極性溶劑。對皮膚有極強的滲透性,有助于藥物向人體滲透。也可作為農藥的添加劑。也是一種十分重要的化學試劑。 DMSO也是一種滲透性保護劑,能夠降低細胞冰點,減少冰晶的形成,減輕自由基對細胞損害,改變生物膜對電解質、藥物、毒物和代謝產物的通透性。
但研究表明,DMSO存在一定的毒性作用,與蛋白質疏水基團發生作用,導致蛋白質變性,具有血管毒性和肝腎毒性。用的時候要避免其揮發,要準備1%-5%的氨水備用,皮膚沾上之后要用大量的水洗以及稀氨水洗滌。最為常見的為惡心、嘔吐、皮疹及在皮膚、和呼出的氣體中發出大蒜、洋蔥、牡蠣味。不小心吸入,高揮發濃度可能導致頭痛,暈眩和鎮靜。能夠灼傷皮膚并使皮膚有刺痛感,如同所見的皮疹及水泡一樣。若二甲基亞砜與含水的皮膚接觸會產生熱反應。要避免接觸含有毒性原料或物質的DMSO溶液,因其毒性不為人所知,而DMSO卻可能會滲入肌膚,在一定條件下會將有毒物質帶入肌膚。
DMSO有一定的毒性,屬于非質子極性溶劑,但其在化學反應、pcr反應以及在細胞、組織和器官的保存中經常使用。 DMSO用于細胞冷凍培養基內,可以保護細胞免受冰晶引起的機械性損傷。它也可以用于主培養、亞培養、重組異倍體、雜交瘤等系列細胞株,胚胎干細胞(ESC)和造血干細胞的冷凍保藏。
在PCR體系MIX中加5%的甘油或者5%的DMSO,可以增強特異性,抑制引物二聚體的形成。 在細胞凍存時,DMSO是一種重要的滲透型細胞保護劑。
細胞凍存是將細胞放在低溫環境,減少細胞代謝,以便長期儲存的一種技術。細胞在不加任何保護劑的情況下冷凍,細胞內外的水分會很快形成水晶從而引發一系列的不良反應:第一:部分蛋白質因局部電解質濃度增高和pH值改變而變性,導致細胞內部空間結構發生改變。第二:細胞內冰晶的形成和細胞膜系統上蛋白質,酶的變性等會限礙細胞的能量代謝。再次,胞膜上的類脂蛋白復合體在冷凍中易發生破壞引起胞膜通透性的改變,使細胞內容物喪失。第三:隨著冷凍溫度的降低,冰晶體積膨脹造成DNA的空間結構發生損傷從而引起細胞死亡。添加冷凍保護劑可以很好的改善細胞的破壞與死亡情況。
凍存原則為“慢凍”,即讓細胞在緩慢降溫的條件下逐漸冷凍。如果直接將細胞懸液放在超低溫下快速冷凍,細胞會受到冷凍損傷而死亡。在凍存液中添加的保護劑(如DMSO、甘油)和在凍存盒中添加的異丙醇,都起到程序性降溫的作用。DMSO它的作用機理是在細胞膜上打洞,能夠快速穿透細胞膜進入細胞中,使細胞內的水分子能滲透出來,提高細胞內離子濃度,減少細胞內冰晶的形成,從而減少細胞損傷。深低溫時DMSO的細胞毒性受到抑制。
需注意的是,DMSO溶于培養基時,將釋放大量熱量,所以凍存液需提前配制,不能直接將DMSO加入含有細胞的培養基中,避免燙傷細胞。另外,DMSO屬于致癌物質,使用時應戴好手套,規范操作。
程序凍存液配方
程序凍存液成分一般由基礎培養基、胎牛血清、DMSO組成。血清比例為10%~90%,DMSO比例為5%~10%。根據實驗室經驗,推薦凍存液配比:55%基礎培養基+40%胎牛血清+5%DMSO,難養細胞可用90%胎牛血清+10%DMSO凍存。
DMSO在低溫下能保護細胞,但在常溫下卻對細胞有害,復蘇時動作要快,盡快洗掉DMSO,否則會造成對細胞嚴重的毒性。DMSO是目前最好的細胞凍存保護劑,但也是一種以細胞毒性很大的化學試驗劑。
DMSO能損傷細胞使用它時需要有一定濃度。 細胞給藥時化合物的溶劑 DMSO在細胞給藥溶解化合物時應嚴格控制DMSO的使用劑量。不同細胞可能對DMSO含量的敏感程度不一樣,但是現在比較能接受的是采用DMSO配制化合物進行細胞給藥時,DMSO的終濃度控制在0.1%以內是被認為對細胞實驗沒有干擾的,即1ml培養基中,DMSO體積不能超過1μl。如果發現體積超過這個比例,我們可以通過提高藥物濃度, 或者采用水相多步稀釋法來降低DMSO的使用量。
研究結果表明,培養液中DMSO濃度為10%時,細胞生長抑制率近100%;1%濃度時抑制率為35%,即使是0.04%的濃度,DMSO對細胞的生長也有不利的影響。正是因為如此,細胞復蘇后需要離心去除DMSO。
DMSO本身是很好的抑菌劑,DMSO濃度為8%時,可抑制92%的綠膿桿菌生長;濃度15%,能抑制98%的大腸桿菌及巨大芽孢桿菌的生長。2%的DMSO,就能抑制白色念珠菌和酵母菌等多種細菌的生長。
DMSO保存
DMSO是怎樣保存的,它的互溶性如何呢?DMSO與LDPE,HDPE,聚丙烯,PPCO,聚甲基戊烯,尼龍,teflon FEP完全互溶;與聚苯乙烯,ECTFE/ETFE中度互溶;與聚砜,flexible and rigid PVC tubing,聚碳酸脂不互溶。因此DMSO不能使用PS、PVC、PC材料的容器,而應該使用LDPE、HDPE、PP材料的容器。市場上包裝 DMSO通常使用玻璃瓶或聚乙烯瓶(PE)進行包裝。DMSO包裝需要確保密封性良好,以避免DMSO揮發或受到污染。DMSO的儲存溫度應在室溫下(15-25℃)或低溫下(-20℃)保存。需要避免將DMSO暴露在高溫、陽光直射或潮濕環境中。