细胞培养过程中出现的沉淀
在细胞培养过程中,我们经常会发现液体中出现了一些杂质积淀。如果排除了污染,细胞培养基中的浑浊通常被解释为金属元素、蛋白和其他培养基组分的沉淀。
沉淀物大多损害细胞正常增殖,因为他们通过螯合吸取培养基养分和其他需要的组分,从而改变培养基的组成。沉淀物可通过显微镜观察,可能会干扰需要成像分析的实验。
那为什么会产生这些沉淀呢?
温度变化
在细胞培养中,温度是引起沉淀的主要因素之一。当所处温度发生极端变化时,从溶液中会析出高分子量血浆蛋白;热失活和冻融循环能促进蛋白降解和沉淀;因为液体或重组成培养基在使用之间保持冷藏储存,盐可能沉淀,尤其是 10x 或其他浓缩的储存液。
失水诱导的浓度改变
如果培养基可能蒸发,培养基组分 (包括盐) 的浓度将会增加,特别是培养基表面可能容易形成晶体沉淀。
钙盐
制备无血清培养基时,组分添加的顺序可能导致不可溶分子的形成。钙盐尤其容易沉淀,比如 CaCl2 和 MgSO4 在溶液中反应产生 CaSO4 晶体。高压灭菌和 pH 值不稳定会加剧这一问题。
金属补充物
铜、铁和锌等金属离子是细胞生长所必需的,是无血清培养基的重要补充物。培养系统中其他血清组分的缺失可能导致这些金属沉淀,为细胞形成有毒的环境。在较高 pH 环境下 (一般>8 时),碳酸盐和氢氧根离子与铜离子、磷酸盐和氢氧根离子与铁离子、碳酸盐、磷酸盐和氢氧根离子与锌离子、氢氧根离子与镁离子易形成不溶性沉淀物;在氧化条件下,铜和锌更易于沉淀。
金属沉淀物及对应颜色
金属沉淀物 | 颜色 |
硫化亚铜(I) | 黑色 |
氧化铜(I) | 黑色 |
氧化亚铁(I) | 黑色 |
硫化亚铁(II) | 黑色 |
氢氧化铜(II) | 蓝色 |
磷酸亚铁(II) | 蓝色 |
胱氨酸亚铜 | 蓝-灰色 |
碳酸铜(II) | 蓝-深绿色 |
氯氧化铜(II) | 蓝-绿色 |
醋酸铁(III) | 棕色 |
碳酸钙 | 无色 |
磷化亚铜(I) | 灰-黑色 |
氧化镁 | 灰-绿色/棕-黑色 |
三氧化二铁(III) | 红-黑色 |
氢氧化铁(III) | 红-棕色 |
碳酸锰 | 玫瑰色 |
磷酸锌 | 灰色 |
磷酸钙 | 白色 |
磷酸镁 | 白色 |
氢氧化镁 | 白色 |
过|氧|化|镁 | 白色 |
焦磷酸镁 | 白色 |
碳酸锌 | 白色 |
氧化锌 | 白色 |
硫化锌 | 白色 |
碳酸亚铜(I) | 黄色 |
氢氧化亚铜(I) | 黄色 |
过|氧|化|锌 | 黄色 |
污染
培养基浑浊可能是细菌或真菌污染造成的。
详细情况可回顾上一集内容→《细胞培养常见问题》
常见原因和解决方案
▨ 温度
解决方案:
1. 参考供应商说明书选择最佳的培养基储存和操作方法
2. 避免反复冻融
▨ 钙盐
解决方案:
1. 逐个添加其它培养基组分之前,用去水离子水单独溶解 CaCl2
2. 可添加缓冲液避免渗透压的变化。
▨ 浓度
解决方案:
1. 确保培养瓶/板不经历蒸发,监测孵育箱加湿效果;
2. 密封培养器皿避免脱水。
▨ 金属补充物
解决方案:
1. 铁结合蛋白转铁蛋白的加入可防止铁在培养中沉淀;
2. 可添加缓冲液避免渗透压的变化。
3. 向培养基中补充甘露醇或丙酮酸以结合过氧化氢,尽可能降低氧化应激。