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細胞凍存與解凍:慢凍快融的奧秘

更新時間:2024-10-27  |  點擊率:247

在細胞生物學(xué)研究和臨床應(yīng)用中,細胞的長期保存和復(fù)蘇是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。如何有效地保存細胞并保持其活性和功能,對于細胞治療、疾病研究以及藥物篩選等領(lǐng)域具有重大意義。而在細胞凍存與解凍的過程中,一個關(guān)鍵的原則就是慢凍快融"。本文將探討這一原則背后的科學(xué)原理。

慢凍:保護細胞免受冰晶損傷

在細胞凍存過程中,降溫速度對細胞的存活率有著重要影響。如果直接將細胞暴露在極低的溫度下,如直接放入-196℃的液氮中,細胞內(nèi)外的水會迅速結(jié)冰。這一過程中,胞外溶液中的水會先于胞內(nèi)水結(jié)冰,導(dǎo)致胞外溶液不斷濃縮,細胞內(nèi)水分通過滲透作用移出細胞,進而引起細胞電解質(zhì)升高、滲透壓改變、脫水及蛋白質(zhì)變性等。這些變化會對細胞造成機械性損傷,導(dǎo)致細胞死亡。

為了避免這一問題,需要采取緩慢降溫的策略。通過緩慢降溫,可以使細胞有足夠的時間通過滲透作用排出水分,同時胞外溶液的冰晶形成也更為細小,減少了冰晶對細胞的損傷。此外,在凍存液中加入抗凍劑(如DMSO)可以降低冰點,增加細胞滲透壓穩(wěn)定性,進一步保護細胞免受損傷。

快融:防止DMSO毒害與再結(jié)晶

與凍存過程相反,細胞解凍時需要快速升溫。在解凍過程中,如果溫度上升過慢,細胞外的冰晶會緩慢融化,形成較大的冰晶顆粒,這些冰晶可能會進入細胞內(nèi)部,形成再結(jié)晶,對細胞造成二次損傷。此外,抗凍劑DMSO在常溫下對細胞具有較大的毒副作用,如果解凍時間過長,DMSO會對細胞造成損害。

因此,細胞解凍時需要快速升溫,通常在1-2分鐘內(nèi)將細胞從-196℃的液氮中融化至37℃。這一過程需要在水浴鍋中進行,以確保溫度均勻上升。同時,解凍后需要迅速稀釋DMSO的濃度,減少對細胞的損傷。

實踐中的注意事項

在實際操作中,凍存與解凍細胞還需要注意以下幾點:

  1. 預(yù)處理:在凍存前,需要對細胞進行預(yù)處理,如離心、去除培養(yǎng)液等,以減少冰晶的形成。

  2. 凍存液選擇:選擇合適的凍存液,如含有DMSO、血清和糖等成分的凍存液,以提高細胞的存活率。

  3. 溫度控制:在凍存過程中,需要嚴格控制降溫速率和溫度,避免過快或過慢的降溫速度對細胞造成損傷。

  4. 解凍條件:解凍時需要在37℃水浴鍋中快速融化,并加入適量的培養(yǎng)液稀釋DMSO的濃度。

  5. 無菌操作:在整個過程中,需要保持無菌操作,避免細胞污染。

 

慢凍快融是細胞凍存與解凍過程中的重要原則。通過緩慢降溫,可以保護細胞免受冰晶損傷;而快速解凍則可以防止DMSO毒害和再結(jié)晶對細胞的損害。在實際操作中,需要嚴格控制溫度、選擇合適的凍存液和注意無菌操作等條件,以確保細胞的存活率和功能。這一原則在細胞生物學(xué)研究和臨床應(yīng)用中具有重要意義,為細胞治療、疾病研究以及藥物篩選等領(lǐng)域提供了有力支持。

 


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