如何保持無菌,是每個細胞培養(yǎng)實驗室一直面對的難題。污染幾率增加的主要原因包括:操作技術不嚴格,試劑質量不達標,大氣中孢子計數(shù)增加,培養(yǎng)箱或操作臺使用和維護不當,污染了的冰箱和水浴鍋。因此,在細胞培養(yǎng)過程中,操作者不僅要嚴格遵守標準的操作程序,同時還要特別注意新產品、新品牌、以及設備的清潔維護。
細胞作為重要的實驗模型廣泛應用于各類生物實驗,幾乎所有科研實驗室中都需進行細胞培養(yǎng)。細胞培養(yǎng)過程中最大的威脅就是細胞污染,凡是混入細胞培養(yǎng)環(huán)境中,對細胞生存有害的成分和造成細胞不純的異物都應視為污染。細胞一旦遭到污染,所有的實驗結果都會變得毫無意義。因此,及時檢測并鑒定出所培養(yǎng)的細胞是否被污染至關重要。
污染來源
細胞培養(yǎng)實驗室要求保持無菌操作,避免微生物及其他有害因素的影響。細胞培養(yǎng)室要相對封閉,潔凈無塵,設有緩沖間。對實驗室進行定期清掃、紫外消毒是避免細胞培養(yǎng)過程中由于實驗室環(huán)境引起細胞污染的主要措施,此外,實驗室內不要放太多雜物,保持實驗室干燥,有利于降低因實驗室條件引起的細胞污染率。
細胞培養(yǎng)過程中實驗人員是否操作規(guī)范,是否嚴格遵守無菌工作流程,是細胞污染的一個主要因素。操作人員進培養(yǎng)室前,必須先洗手,在緩沖間換穿專用實驗服和拖鞋,嚴禁在實驗進行時頻繁出入培養(yǎng)室。實驗后應將實驗產生的廢物和廢液及時清理出培養(yǎng)室,并清潔無菌工作臺。
常見污染原因
1、細菌、真菌污染
細菌和真菌污染很容易被檢測,因為受到細菌、真菌污染的細胞,培養(yǎng)過程中培養(yǎng)基會出現(xiàn)肉眼可見的明顯特征。細菌污染會導致培養(yǎng)基出現(xiàn)渾濁、顏色改變以及pH值急劇變化,受污染的貼壁細胞在幾天內會逐漸脫壁死亡。真菌污染后的細胞生長速度變慢,培養(yǎng)基中會漂浮白色、淺黃色或黑色的小點。因此,通過觀察培養(yǎng)基的顏色、漂浮物、pH值或在顯微鏡下觀察細胞及其生長狀態(tài),從而能初步判斷該細胞是否受細菌、真菌污染。也可以使用培養(yǎng)檢測法:將細胞培養(yǎng)物在各類培養(yǎng)基中適溫培養(yǎng)若干天后,觀察是否有細菌或真菌生長。
2、支原體污染
支原體污染會影響細胞的形態(tài)、功能、代謝、細胞膜、生長速率、誘導染色體畸變、細胞內信號傳導等各種細胞特性。受支原體污染的細胞在培養(yǎng)時培養(yǎng)基的pH值不會發(fā)生改變,也不會渾濁,因此,很難直接觀察出細胞是否受到污染。
常用的支原體檢測DNA熒光染色法:使用熒光染料DAPI或Hoechst33258染色,熒光染料能選擇性的結合細胞和支原體DNA的小溝,因此,在準備過程中,任何存在的DNA均會被染色。被支原體污染的細胞經染色后,細胞核外與細胞周圍可看到許多大小均一的熒光點。
3、霉菌污染
霉菌污染早期,應用PBS多次沖洗細胞,盡量將孢子洗掉,然后用兩性霉素處理。兩性霉素對細胞生長影響也很大,濃度過高可致細胞死亡,濃度過低時則不能抑制霉菌生長。
4、病毒污染
有關病毒污染的資料不多,但一般認為病毒污染不影響細胞培養(yǎng),通過PCR技術可以檢測。不過病毒污染對生產疫苗是不安全的。因此,至今,潛在病毒是細胞大量生產和疫苗、干擾素等生物制品制作的難題。有研究顯示用伽馬射線可清除牛血清的大部分病毒,現(xiàn)如今值得期待的是下游工藝中除病毒過濾器的開發(fā)。
結合文獻報道和本人的實際經驗認為,在細胞培養(yǎng)過程中,潛在的污染途徑主要包括操作技術和環(huán)境,其中環(huán)境因素又包括了無菌試劑和材料、超凈工作臺、恒溫恒濕培養(yǎng)箱、水浴鍋和冰箱等。
一、操作技術
培養(yǎng)操作前——
?、艂€人衛(wèi)生:進入細胞培養(yǎng)室時應更換實驗室專用鞋或者穿鞋套;穿戴實驗服、口罩和手套,用消毒酒精(75%濃度的乙醇)擦拭雙手;如果操作者是長發(fā),應扎于腦后。
⑵工作臺準備:提前0.5~1h打開超凈臺的紫外燈進行消毒;用蘸有消毒酒精的紙巾擦拭超凈臺的臺面、擋板等。
?、窃噭蕚洌簭睦洳厥一蚶鋬鍪胰〕鏊璧呐囵B(yǎng)基等試劑,于37℃水浴鍋中進行加熱;加熱后用消毒酒精擦拭瓶身,并立馬放入超凈工作臺內。
須注意的事項有:外套、書包等物品,易附著豐富的微生物,不應帶入細胞房。
培養(yǎng)操作中——
?、排_面布置:按實驗需要和個人習慣,合理放置試劑、耗材、儀器等物品;點燃酒精燈后開始實驗操作。
?、撇僮鳎嚎拷鹧孢M行實驗操作;試劑瓶經火焰旋轉灼燒后打開;挑選吸管,快速的縱向在火焰上來回移動并做180°旋轉;將試劑瓶向吸管傾斜,吸出所需的液體量;灼燒瓶頸后,重新蓋上蓋子;等所有操作完畢后,擰緊瓶蓋。
須注意的事項有:操作要準確、敏捷、有序;吸取溶液時,應專管專用,避免交叉污染;吸管管口要向下傾斜,以防止液體倒流進入移液器內發(fā)生污染;盡量減少細胞和培養(yǎng)基的敞口時間;已開口的試劑瓶盡可能的傾斜放置,防止下落微生物的污染;避免在敞口的細胞培養(yǎng)皿及培養(yǎng)皿蓋上方操作;不要面對工作臺或細胞培養(yǎng)箱講話或咳嗽,防止口腔微生物隨唾沫飛入而發(fā)生污染;若發(fā)生外溢,用蘸有消毒酒精的棉球及時擦去。
培養(yǎng)操作后
⑴整理:將試劑放回原來的存儲位置;整理工作臺面,物歸原位,合理丟棄廢液和廢物。
?、葡荆河孟揪凭潦门_面;打開超凈工作臺和細胞房的紫外燈,照射至少15min。
須注意的事項有:紫外燈開啟后,人不能進入,紫外線對眼睛和裸露的皮膚均有危害,若要進入,一定要先關閉紫外燈,待人離開后打開。
二、環(huán)境
如果操作者技術規(guī)范且操作嚴謹,那么當環(huán)境惡化時,也會導致污染風險的增加。進行細胞培養(yǎng)時,環(huán)境必須潔凈。
恒溫恒濕培養(yǎng)箱——細胞污染一個主要的途徑就是恒溫恒濕培養(yǎng)箱。恒溫恒濕培養(yǎng)箱,在培養(yǎng)細胞取出和放入的過程中,直接與空氣接觸,微生物會被夾帶進入;加之其內部濕度高、溫度適宜,特別有利于真菌繁殖。細胞培養(yǎng)瓶或培養(yǎng)皿,如果接觸了操作臺以外的地方,在放入培養(yǎng)箱前須經消毒酒精擦拭。但須注意的是,消毒酒精要經操作臺吹干,否則會導致培養(yǎng)箱內乙醇濃度升高,酒精會影響細胞的正常功能。
在很多情況下,細胞培養(yǎng)必須使用恒溫恒濕培養(yǎng)箱。為了有效的控制該污染途徑,可采取的措施有:①在加濕托盤內添加真菌抑制劑,如硫酸銅、十二烷基磺酸鈉,可抑制托盤內真菌的生長;亦或盛裝無菌的去離子水,并每周進行更換,托盤用消毒酒精或高溫滅菌的方法進行嚴格的清潔;②使用無毒抗真菌清潔劑對培養(yǎng)箱內外進行定期清潔,先用清潔劑、再用消毒酒精進行擦拭;為不留死角,清潔前應將培養(yǎng)箱內部能拆卸的部件都拆卸下來,清潔時也特別要注意不能拆卸的犄角旮旯處;③不正確的使用空氣過濾器,那將變?yōu)榕囵B(yǎng)箱一個可怕的污染途徑,故須按使用說明定期更換空氣過濾器;④在使用過程中,任何溢出液必須立刻用消毒酒精清除干凈;⑤一旦發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)物被污染,立馬清走。