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化工原料常见问题

“万能溶剂“--DMSO

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DMSO(Dimethylsulfoxide,二甲基亚砜),在刚发现阶段因其广泛的用途被称为“神药”,而后又被FDA限制使用。广传毒性很大的溶剂,究竟毒性有多大,我们在实验中如何使用?今天我们就为大家揭晓,“万能溶剂”的DMSO,在细胞和动物实验中的正确使用方法。  

DMSO简介  

二甲基亚砜(Dimethylsulfoxide,DMSO)是一种含硫有机化合物,结构如下图所示。  

二甲基亚砜化学式.png  

物理性质:常温下为无色无臭的透明液体,具有强烈的吸湿性,凝固点为18.55℃,密度与水接近为1.100g/mL;  

化学性质:分子式为(CH3)2SO,因为结构中具有一个亲水的亚硫酰基和两个疏水的甲基,它既可与水溶液也可与除石油醚外的大多数有机溶剂互溶;可以溶解约80%的化合物,大部分的水溶性化合物和脂溶性化合物都可被其溶解,所以DMSO又被誉为“万能溶剂”。  

DMSO发展史  

DMSO是俄国医生AlexanderM.Saytzeff在1866年发现的。1950年代,英国科学家发现它可以用作抗冻剂,用来储存骨髓和血细胞。这一独特的木制纸浆工业的副产品,还可用做工业用的溶剂和油漆稀释剂。科学家进行了大量研究,结果显示DMSO能很快止痛,终止头痛,甚至迅速恢复、复原筋肉的扭伤和烧伤。  

1963年FDA,批准DMSO进行人体实验,一些大药厂的实验次数是前所未有的,总计花费了二亿五千万美元,测试10万人次以上,每一组实验都显示DMSO是十分安全有效的物质。但是默克(Merck)药厂的一项实验举出某些接受DMSO的动物眼球水晶体有一些混浊样变化。1965年12月25曰,FDA根据默克这一研究,禁止了DMSO的一切人体用途。自下图可以看到1965年后,科学家对DMSO毒性进行了广泛研究,不过并未发现其对健康实验动物和人体有严重毒副作用,但是却对细胞毒性较大,因此DMSO被FDA限制在非特殊非不可替代情况下不能使用。  

dmso发展史.png  

DMSO毒性  

1.DMSO的细胞毒性:需要控制<0.1%(v/v)  

2008年,QiWeidong等人的研究发现培养液中含0.1%-0.25%(v/v)的DMSO时,24h内对大鼠茸毛细胞没有损伤和影响,但是培养液中DMSO含量到达0.5%-6%时,茸毛细胞出现了损伤,以及剂量依赖性的细胞死亡。  

2014年贺兵等人的研究发现,细胞体外培养基中不同浓度的DMSO含量对体外培养的兔软骨细胞生长有一定的影响,使用浓度为2.0%(v/v)时对软骨细胞显现较强的抑制作用,但在0.1%-1.0%浓度范围内对细胞生长影响很小。  

2.DMSO的酶毒性:需要控制<0.1%(v/v)  

2011年RamakrishnaNirogi等人的研究发现,在人肝微粒体孵育实验中,孵育体系中0.1%含量以上的DMSO能够抑制人肝微粒中CYP1A2的活性。但是2%浓度的甲醇或者乙腈对酶活性没有影响。  

2003年,MasuhiroNISHIMURA等人研究发现,对人肝细胞进行化合物给药时,DMSO的终浓度在0.1%或者更低水平时对肝细胞中药物一相代谢酶细胞色素P450酶亚型(CYPs)、细胞中二相药物代谢酶葡萄糖醛酸转移酶亚型(UGTs)以及主要的跨膜转运体ABC转运体(ATPBingCasstteeTransporters)的表达量没有影响,浓度再高时则会改变其表达情况。  

从以上毒理数据可以看出相对于其他安全无毒的溶剂来说,DMSO虽然有一定的毒性,但是DMSO也有其自身的独特的性质,在没有找到更好的细胞防冻剂和通量更高的“万能溶剂”之前,生物实验和药物初筛阶段也可以通过合理的使用DMSO来快速的做出正确的无试剂因素干扰的实验结果。下面就看看如何在实验中正确使用DMSO。  

DMSO在细胞实验中如何正确使用?  

1.细胞冻存剂  

DMSO是目前最好的细胞冻存保护剂,但又有一定的毒性。一般使用时浓度控制在终体积10%以下,对于耐受力弱的细胞可以再降低到10%以下,如8%。注意细胞复苏时要尽快洗掉二甲基亚砜,否则会造成细胞严重的毒性。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。  

2.细胞给药时化合物的溶剂  

DMSO在细胞给药溶解化合物时应严格控制DMSO的使用剂量:不同细胞可能对DMSO含量的敏感程度不一样,但是现在比较能接受的是采用DMSO配制化合物进行细胞给药时,DMSO的终浓度控制在0.1%以内是被认为对细胞实验没有干扰的,即1ml培养基中,DMSO体积不能超过1μl。如果发现体积超过这个比例,我们可以通过提高药物浓度,或者采用水相多步稀释法来降低DMSO的使用量。  

3.DMSO的等级和无菌过滤的方式为何?  

冷冻保存使用的DMSO等级,必须为Tissueculturegrade的DMSO(如SigmaD2650),其本身即为无菌状况,第一次开瓶后应立即少量分装于无菌试管中,保存于4℃,避免反复冷冻解冻造成DMSO的裂解而释出有害物质,并可减少污染的机会。若要过滤DMSO,则须使用耐DMSO的Nylon材质滤膜。  

图片DMSO使用中的注意事项  

1.避免皮肤接触  

研究发现:DMSO分子量小,容易经皮肤吸收,若皮肤长期接触DMSO会表现出了较小的局部刺激反应,如局部的皮肤刺激反应、瘙痒、烧灼感。实验时可以准备1%-5%的氨水备用,皮肤沾上之后要用大量的水以及稀氨水洗涤;同时也应要避免接触含有其他毒性物质的二甲基亚砜溶液,因二甲基亚砜会渗入肌肤,在一定条件下会将有毒物质带入肌肤。  

2.避免吸入DMSO  

吸入DMSO最为常见的为恶心、呕吐、和呼出的气体中发出大蒜、洋葱、牡蛎味。高浓度大面积使用能影响神经机能和导致溶血,用的时候要避免其挥发。  

综上,虽然DMSO存在一定的毒性,但并非不可用;在我们没有找到合适的替代物时,将DMSO适量地应用于实验获得研究数据还是被许可的。  


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