01 二甲基亚砜(DMSO)是俄国医生AlexanderM.Saytzeff在1866年发现的。19世纪50年代,英国科学家发现DMSO在零下200℃保存细胞时可以用作抗冻剂。
DMSO属于一种可渗透到细胞内的冷冻保护剂。在细胞冷冻悬液完全凝固之前,DMSO渗透到细胞内,在细胞内外产生一定的摩尔浓度,降低细胞内外未结冰溶液中电解质的浓度,从而保护细胞免受高浓度电解质的损伤,同时,细胞内水分也不会过分外渗,避免了细胞过分脱水皱缩。
DMSO可以快速穿透细胞膜进入细胞中,降低冰点、延缓冻存过程,同时提高细胞内离子浓度,,减少细胞内冰晶的形成,从而减少细胞损伤,是目前广泛使用的的细胞冷冻保护剂。
02 DMSO的毒性:
值得注意的是,DMSO在常温下对细胞的毒性作用较大,而在4°C时,其毒性作用大大减弱,且能以较快的速度渗透到细胞内。所以,冻存时需要彻底预冷冻存液,放置在4°C需要至少30分钟的时间。最简便的方法,当然是将冻存液一直放在4°C冰箱中,随用随取,用完放回冰箱。
滴加冻存液冻存细胞时,滴加速度要缓慢,如果滴加速度过快,则在细胞外产生很高的渗透压,造成细胞膜的损伤,导致细胞死亡,故要缓慢滴加,让冻存液有足够的时间缓慢渗透到细胞内,达到细胞内外的平衡。
DMSO在低温下能保护细胞,但在常温下却对细胞有害,研究结果表明,培养液中DMSO浓度为10%时,细胞生长抑制率近100%;1%浓度时抑制率为35%,即使是0.04%的浓度,DMSO对细胞的生长也有不利的影响。
正是因为如此,细胞复苏后需要离心去除DMSO。
DMSO的抑菌性:
DMSO本身是很好的抑菌剂。研究表明,2%的DMSO,就能抑制白色念珠菌和酵母菌等多种细菌的生长。DMSO浓度为8%时,可抑制92%的绿脓杆菌生长;浓度15%,能抑制98%的大肠杆菌及巨大芽孢杆菌的生长。
03 基于DMSO如此优秀的抑菌性,高纯度的DMSO被视乎无菌。
因此有部分研究人员认为DMSO可以直接配制使用,不需要进行灭菌或除菌操作。
且高压灭菌会破坏其分子结构,以致降低冷冻保护效果。
过滤除菌的话,高浓度的DMSO又会把滤膜溶解掉。如果非要过滤,需要选择0.22um的尼龙膜或者PTFE膜。
因此这部分研究者坚持DMSO不需要除菌或者灭菌的理念,并以此实践似乎也没有太大问题。
最后,需要注意的是配制和使用时含DMSO的冻存液时需要做好个人防护,戴好手套。虽然DMSO对于人体来说,低毒甚至近乎无毒,由于它极强的皮肤渗透性,很多药物选择用DMSO溶解加以治疗疾病,但DMSO易引起皮肤过敏,因此不想皮肤瘙痒、烧灼,散发出大蒜般气味的话还是认真做好防护工作吧。
04 另一部分研究者认为,高浓度的DMSO,尽管有优秀的抑菌性也不能替代灭菌。
且DMSO虽然本身有抑菌杀菌的作用,但并不绝对可靠,存在偶然性,正规操作还是过滤除菌安全,也确实有人碰到过DMSO污染的情况。
虽然说DMSO不长菌,但DMSO一般是常温放置在外,条件好点的会常温放置在比较干净的独立细胞间内,但毕竟是暴露在外的环境,使用过程中DMSO的瓶口、瓶壁,还是存在污染的可能性,且这个产品一般是实验室里大家公用的,安全起见,还是应过滤除菌。
市场上也确实有灭菌处理的DMSO销售,这也正是产品需求的一种表现。
05 各有看法,且都合情合理,那么到底DMSO要不要高压灭菌或者过滤除菌呢?
鉴于以上DMSO的特性及观点,我们可以知道:
DMSO有毒且具备优秀的抑菌性;
DMSO高压灭菌会破坏其分子结构,影响其功能;
高浓度DMSO会溶解滤膜,只能使用抗溶解的尼龙滤膜;
DMSO一般常温存放,且多为公用实验试剂,其瓶口、瓶身存在被污染的可能性;
DMSO的抑菌性不能完全替代灭菌,具有偶然性,存在DMSO污染的真实情况。
06
有如下一些建议:
由于现在的体外细胞实验越来越复杂,很多细胞、样本、处理条件都非常珍贵。我们也往往是用“生物安全柜”或“超净工作台+酒精灯”的严格条件来作为细胞工作台,可见对细胞无菌要求之高。
因此不应该把细胞的无菌条件,交给保存在常温、非无菌环境的、“具有优秀杀菌抑菌性”的高浓度DMSO这种可能存在偶然性,无法自己控制的变量上。
因此我建议除非没有条件,否则推荐除菌。这样也更能保证实验具有多1分的可重复性,减少1分的未知实验失败问题。
07 具体怎么做呢?
不可高压灭菌,会破坏结构影响功能,但我们可以过滤除菌。
高浓度DMSO会溶解滤膜,我们就采用低浓度的,例如按经典的细胞冻存液配方-一胎牛血清:DMSO=9:1的方案,先按液体体积配好标准的细胞冻存液,此时DMSO已经被稀释10倍。
随后再将该稀释10倍的DMSO,用0.22uM的滤头进行过滤除菌操作,此时就算不是尼龙滤膜也不会溶解。
贴好封口膜放到4℃冰箱备用(DMSO现配现用会产生热量,对细胞有害,所以要现配一一放入4℃预冷一一再使用),这个预冷过程,刚好可以将准备冻存的细胞进行消化、离心、对冻存管进行标记等操作,基本不影响实验进度。
08 总结一句话:
建议现配稀释后过滤除菌——预冷——再使用。