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化工原料常见问题

万能溶剂DMSO的作用与科学保存

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DMSO的作用及保存  

实验室安全是一个长谈长新,永不过时的话题。今天聊聊细胞实验室之细胞培养、冻存过程的日常会接触到的试剂——DMSO。或许我们之前对这个被称之为“细胞培养最佳伴侣“的了解可能并没有很深入。  

DMSO简介  

DMSO又名二甲基亚砜,是一种含硫有机化合物,分子式为(CH3)2SO,常温下为无色无臭的透明液体,是一种吸湿性的可燃液体。具有高极性、高沸点、热稳定性好、非质子、与水混溶的特性,能溶于乙醇、丙醇、苯和氯仿等大多数有机物,被誉为"万能溶剂“。  

概述及用途  

分子量78.14,外观呈无色透明液体或结晶体,是一种极为重要的非质子极性溶剂,由于它对化学反应具有特殊溶媒效应和对许多物质的溶解特性,一向被称为“万能溶媒”。它具有消炎、止痛、利尿、镇静和促进伤口愈合的疗效,对肌体具有很强的渗透能力和对其他药物的携带、增效作用。因此广泛应用于农药、石油加工、电子化学品、有机合成以及气体、液体混合物的分离纯化、农作物栽培育种、微生物的诱变育种等领域等领域。尚有许多新用途正在开发或即将开发之中。  

物理性质  

常温下为无色无臭的透明粘稠液体,味苦,微臭,呈微碱性,具有吸湿性的可燃液体,能与水、乙醇、丙酮、乙醚、苯、氯仿等混溶。在一般情况下很稳定,在沸点长时间煮沸时发生分解。

DMSO用途  

DMSO用途广泛。用作乙炔、芳烃、二氧化硫及其他气体的溶剂以及腈纶纤维纺丝溶剂。是一种即溶于水又溶于有机溶剂的极为重要的非质子极性溶剂。对皮肤有极强的渗透性,有助于药物向人体渗透。也可作为农药的添加剂。也是一种十分重要的化学试剂。DMSO也是一种渗透性保护剂,能够降低细胞冰点,减少冰晶的形成,减轻自由基对细胞损害,改变生物膜对电解质、药物、毒物和代谢产物的通透性。  

但研究表明,DMSO存在一定的毒性作用,与蛋白质疏水基团发生作用,导致蛋白质变性,具有血管毒性和肝肾毒性。用的时候要避免其挥发,要准备1%-5%的氨水备用,皮肤沾上之后要用大量的水洗以及稀氨水洗涤。最为常见的为恶心、呕吐、皮疹及在皮肤、和呼出的气体中发出大蒜、洋葱、牡蛎味。不小心吸入,高挥发浓度可能导致头痛,晕眩和镇静。能够灼伤皮肤并使皮肤有刺痛感,如同所见的皮疹及水泡一样。若二甲基亚砜与含水的皮肤接触会产生热反应。要避免接触含有毒性原料或物质的DMSO溶液,因其毒性不为人所知,而DMSO却可能会渗入肌肤,在一定条件下会将有毒物质带入肌肤。  

虽然DMSO有一定的毒性,属于非质子极性溶剂,但是其在化学反应、pcr反应以及在细胞、组织和器官的保存中经常使用。DMSO用于细胞冷冻培养基内,可以保护细胞免受冰晶引起的机械性损伤。它也可以用于主培养、亚培养、重组异倍体、杂交瘤等系列细胞株,胚胎干细胞(ESC)和造血干细胞的冷冻保藏。  

在PCR体系MIX中加5%的甘油或者5%的DMSO,可以增强特异性,抑制引物二聚体的形成。在细胞冻存时,DMSO是一种重要的渗透型细胞保护剂。  

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细胞冻存  

细胞冻存是将细胞放在低温环境,减少细胞代谢,以便长期储存的一种技术。细胞在不加任何保护剂的情况下冷冻,细胞内外的水分会很快形成水晶从而引发一系列的不良反应:第一:部分蛋白质因局部电解质浓度增高和pH值改变而变性,导致细胞内部空间结构发生改变。第二:细胞内冰晶的形成和细胞膜系统上蛋白质,酶的变性等会限碍细胞的能量代谢。再次,胞膜上的类脂蛋白复合体在冷冻中易发生破坏引起胞膜通透性的改变,使细胞内容物丧失。第三:随着冷冻温度的降低,冰晶体积膨胀造成DNA的空间结构发生损伤从而引起细胞死亡。添加冷冻保护剂可以很好的改善细胞的破坏与死亡情况。  

冻存原则为“慢冻”,即让细胞在缓慢降温的条件下逐渐冷冻。如果直接将细胞悬液放在超低温下快速冷冻,细胞会受到冷冻损伤而死亡。在冻存液中添加的保护剂(如DMSO、甘油)和在冻存盒中添加的异丙醇,都起到程序性降温的作用。DMSO它的作用机理是在细胞膜上打洞,能够快速穿透细胞膜进入细胞中,使细胞内的水分子能渗透出来,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。深低温时DMSO的细胞毒性受到抑制。  

需注意的是,DMSO溶于培养基时,将释放大量热量,所以冻存液需提前配制,不能直接将DMSO加入含有细胞的培养基中,避免烫伤细胞。另外,DMSO属于致癌物质,使用时应戴好手套,规范操作。  

DMSO保存  

程序冻存液配方  

程序冻存液成分一般由基础培养基、胎牛血清、DMSO组成。血清比例为10%~90%,DMSO比例为5%~10%。根据实验室经验,推荐冻存液配比:55%基础培养基+40%胎牛血清+5%DMSO,难养细胞可用90%胎牛血清+10%DMSO冻存。  

DMSO在低温下能保护细胞,但在常温下却对细胞有害,复苏时动作要快,尽快洗掉DMSO,否则会造成对细胞严重的毒性。DMSO是目前最好的细胞冻存保护剂,但也是一种以细胞毒性很大的化学试验剂。  

DMSO能损伤细胞使用它时需要有一定浓度。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。  

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本身是很好的抑菌剂,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。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保存  

DMSO是怎样保存的,它的互溶性如何呢?DMSO与LDPE,HDPE,聚丙烯,PPCO,聚甲基戊烯,尼龙,teflonFEP完全互溶;与聚苯乙烯,ECTFE/ETFE中度互溶;与聚砜,flexibleandrigidPVCtubing,聚碳酸脂不互溶。因此DMSO不能使用PS、PVC、PC材料的容器,而应该使用LDPE、HDPE、PP材料的容器。市场上包装DMSO通常使用玻璃瓶或聚乙烯瓶(PE)进行包装。DMSO包装需要确保密封性良好,以避免DMSO挥发或受到污染。DMSO的储存温度应在室温下(15-25℃)或低温下(-20℃)保存。需要避免将DMSO暴露在高温、阳光直射或潮湿环境中。


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