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细胞培养污染控制策略


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细胞培养是一项复杂且细致的实验工作,它在生物医学研究中占据着重要位置。细胞污染是细胞培养中最常见、最棘手的问题,在发现细胞形态异常时,一定要及时排查污染并进行处理,否则会给我们的实验造成极大的影响。细胞污染不仅会影响实验结果的准确性,还可能导致实验的彻底失败。


污染类型与控制


细菌污染

细菌外形多样,可呈球状、杆状和螺旋状。细菌和霉菌一起构成了细胞培养中最常遇到的生物污染物。细胞被细菌污染后,往往一两天内即可通过简单的肉眼观察发现,培养基的pH值也会突然降低。下图为贴壁生长的293细胞被大肠杆菌污染。



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处理方法:对于细菌污染,可以尝试在培养基中加入抗生素,然而,需要注意的是,抗生素的使用也可能会对细胞本身产生不良影响,导致细胞状态变差。因此,最根本的解决方式仍然是严格执行无菌操作规范,定期清理消毒培养设施,以预防为主。


抗生素的使用:细胞培养的时候不应常规使用抗生素,因为连续使用抗生素会促进耐药菌株的产生,导致轻度污染持续存在。一旦将抗生素撤去,这种轻度污染最终将发展成为大规模污染,而且连续使用抗生素还会掩盖支原体感染及其他污染。因此,抗生素只能作为对付污染的最后手段,而且只能短期使用,并应尽快撤除。


细菌的克星:抗生素


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处理方法:在培养基中加入抗生素处理,可以用四环素,庆大霉素,或者链霉素,前两者的工作浓度是50 μg/mL;链霉素的工作浓度是100 μg/mL。但是,细胞本身也有影响,状态大不如从前,所以,防范于未然,正确操作、严格执行无菌操作规范,定期清理消毒。




真菌污染

真菌和酵母是细胞培养中另一类常见的污染源。它们会在培养皿或培养瓶中形成棉状块或丝状物,严重影响细胞生长。预防真菌/酵母污染的方法包括严格控制培养室湿度、定期清洁消毒培养器具、避免长时间暴露培养物于空气中等。



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处理方法:一旦发现真菌污染,建议立即舍弃受污染的细胞,并对整个培养环境进行彻底的消毒灭菌处理。包括CO2培养箱、器皿和培养液等所有可能被污染的对象。




支原体污染

支原体非常微小,常规光学显微镜难以看清它的形态结构,除菌过滤无法去除。它们附着在细胞表面,导致细胞状态变差、生长缓慢。支原体感染不易发觉,但会严重影响细胞实验的结果。


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处理方法:采用PCR、ELISA等方法定期检测支原体污染,确保细胞培养环境的纯净,对于珍贵的细胞,可以考虑使用支原体清除培养基进行处理。这种特殊成分的培养基可以有效清除支原体,减少因污染带来的损失。




霉菌污染

正常情况下,培养基在 37℃ 培养箱中培养两三天,在倒置显微镜下仍保持透明,无杂质。一旦出现絮状杂质,显微镜下可见丝状和团块状漂浮物,菌丝明显。此时,虽然细胞仍在生长,但它们的生命状态会在长时间后逐渐恶化。



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处理方法:用硫酸铜溶液擦拭 CO2 培养箱,向托盘中加入饱和硫酸铜或消毒后加入饱和磷酸氢二钠高盐溶液,避免霉菌污染。




交叉污染

交叉污染是指从一个培养物传播到另一个培养物的现象,常见于细胞培养物品、器具或操作过程中。为避免交叉污染,可以定期清洁和消毒工作台、培养箱等设备,避免混合使用实验器具。总的来说,细胞培养中的常见污染种类繁多,控制污染源、加强无菌操作、定期消毒和检测培养物的纯度等措施是预防污染的关键。及时发现并处理污染现象,对于确保细胞培养实验的准确性和可靠性至关重要。


处理方法:通过STR(短串联重复序列)分析等分子生物学技术,定期验证细胞株的纯度,防止交叉污染。



化学污染

化学污染主要指培养基、试剂中含有的毒性化学物质,这些物质可能来源于不纯的试剂、实验设备的残留物等。这些化学物质会影响细胞的正常生长,甚至导致细胞死亡。


处理方法:立即丢弃污染后的培养基并更换新鲜培养基避免扩大污染,清洗细胞容器,养成良好的无菌操作习惯,避免污染发生。



防止细胞污染的措施

1. 严格的无菌操作

无菌操作是防止微生物污染的关键。实验人员在进行细胞培养操作时,应严格遵守无菌操作规范:

  • 手部消毒:操作前、操作过程中应频繁使用消毒液消毒双手。

  • 使用无菌耗材:培养皿、移液器吸头、试管等耗材应保证无菌。

  • 定期清洁工作台:使用75%乙醇或其他适宜的消毒液擦拭工作台面,保持工作环境的清洁。

  • 无菌工作台:在无菌工作台(如生物安全柜)中进行所有细胞操作,定期对工作台进行清洁和消毒。按照说明书或操作SOP要求正确使用无菌工作台。


2. 培养基和试剂的质量控制

  • 使用高质量的培养基和试剂:选购经过严格质量控制的培养基和试剂,避免使用来源不明或储存时间过长的试剂。并且需要对血清进行常规污染检测,以及良好的分装习惯和体系。

  • 培养基的无菌过滤和存储:制备培养基时应进行无菌过滤,去除可能存在的微生物,无菌过滤后可使用百林科BioHub® 的一次性储液瓶进行储液。



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百林科BioHub® 一次性储液瓶


  • 分装管理:培养基和试剂应尽量小批量分装,避免重复开封导致的污染。所有分装使用或备用的试剂(如血清、胰酶)都应记录批次号。


3. 细胞处理

  • 细胞分离:不同细胞株应在不同的培养皿或培养瓶中培养,避免交叉污染。

  • 冷冻和复苏:细胞冷冻和复苏过程中要严格遵守操作规程,确保细胞存储和处理过程中的无菌性。


4. 良好的实验室管理

  • 定期监测实验室环境:通过定期的环境监测,及时发现并处理潜在的污染源。

  • 独立的实验区:将细胞培养区与其他实验区分开,避免交叉污染。

  • 分开存放细胞株:不同细胞株应尽量分开培养和储存,避免交叉污染。



5. 设备的定期维护

  • 培养箱的定期清洁和消毒:定期对培养箱进行清洁和消毒,防止微生物滋生。

  • 显微镜和移液器的清洁:实验结束后,应及时清洁和消毒显微镜、移液器等设备,避免残留物积累。


6. 培训和规范操作

  • 操作人员培训:定期对实验人员进行无菌操作培训,确保其掌握正确的操作技巧和无菌观念。

  • 操作规程:建立并严格执行实验室操作规程,确保每个环节都符合无菌操作标准。

  • 实验记录:详细记录每次操作的步骤和结果,及时发现和纠正操作中的问题。



总的来说,面对细胞培养中的污染问题,虽然有一系列处理方法可以尝试挽救受污染的细胞,但最重要的还是采取有效的预防措施,避免污染的发生。通过加强实验室管理、提升操作技能、使用优质试剂材料和耗材(无菌一次性耗材)以及建立严格的质控体系,可以大大降低细胞污染的风险,保障实验的顺利进行。


一次性反应器应用案例

CytoLinX® BR 一次性罐体式生物反应器的应用与进口设备对比:


50L一次性反应器上罐流程:

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CytoLinX® BR一次性罐体式生物反应器

与进口设备

在细胞培养性能上完全可比


百林科苏州应用中心简介

占地面积3000sqm,设有研发办公区、细胞培养实验室、微生物实验室、纯化实验室、中试车间、分析实验室。苏州应用中心致力于为客服提供上下游工艺开发,小试及中试规模样品制备,验证及培训等服务。

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