1、 细胞冻存的原理
细胞冻存是细胞保存的主要方法之一,也是保持细胞活性和增殖能力的重要手段。细胞可以通过被暂时休眠(冻存),仿佛童话里的睡美人,留住年轻芳华,等到需要时再被轻轻唤醒(复苏)。
低温下,活细胞中的生物和化学反应都会大大降低,为细胞长期冻存提供了可能。冷冻对大多数活生物体都是致命的,细胞冻存是利用冷冻保护剂来降低冰点,缓慢冻结细胞的过程中,细胞内水分透出细胞,使细胞冻结中冰晶形成减少,从而避免了由于冰晶形成对细胞中生命活性物质的一系列损伤。【1】细胞冻存时利用低温降低细胞代谢,使细胞处于停止生长的“休眠”状态,等需要使用的时候再进行复苏操作。
细胞储存在-70℃冰箱中,可以保存一年;若储存在-196℃的液氮环境中,理论上可以实现长期永存。
2、 细胞冻存的常见方法
细胞冻存和复苏的关键要点是慢冻快融。细胞冻存的效果主要与降温步骤、冻存保护液的使用、冻存温度、复温速率及用于冻存的细胞生长状态有关。降温速率过快容易引起细胞内冰晶损伤,所以为防止细胞内结冰必须采用一个“慢”的降温过程,并使用冻存保护剂,即冻存液。目前细胞冻存多采用甘油或二甲基亚砜(DMSO)作保护剂。
根据降温速度区分,细胞冻存可以分为程序降温冻存与非程序降温冻存。传统的冻存方法是将冷冻管置于4℃ 30分钟、-20℃ 30分钟、-80℃过夜再转液氮。这种冻存方法步骤多,而且需要遵守几个时间点,容易被遗忘,对于繁忙的实验人员而言不那么友好。而程序降温方法,采用降温速率-1℃~-2℃/min;当温度达-25℃以下时,可增至-5℃~-10℃/min,再放至-196℃液氮保存。常规的程序降温冻存方法较为复杂、费时,需要仪器设备花费较高,所以非程序降温冻存方法便应运而生,它能大大简化冻存流程,细胞可直接置于-80°C冰箱完成冻存过程,更为简便高效。