气相液氮罐常用于储存对低温有严格要求的样品,尤其是细胞、组织、DNA、RNA以及其他生物样本。低温环境可以有效减缓生物反应,防止样品降解或变性,保持其活性与完整性。气相液氮罐的储存温度一般保持在-150℃到-196℃之间,这种温度范围适用于多种高敏感性样品,能够在长期保存过程中避免细胞或分子结构的损伤。
适合储存的样品类型
1. 细胞系和原代细胞
细胞系和原代细胞需要在极低温环境下保存,以维持其生物学特性和分裂能力。细胞通过冷冻保护剂(如DMSO、甘油等)进行冷冻,然后储存在气相液氮罐中。气相液氮罐中的低温可以避免细胞在解冻后产生结晶,导致细胞损伤或死亡。研究显示,使用气相液氮储存的细胞可保持长时间的活性,如人类肝癌细胞HepG2可以在气相液氮中存储超过5年,而保持其正常的增殖能力。
2. 生物样品(血液、精液、组织)
对于血液、精液、组织等生物样本,气相液氮罐提供了一个有效的低温保存方法,防止细胞膜破裂、蛋白质降解和DNA/RNA损伤。在低温条件下,血液中的白细胞、红细胞可以保持较长时间的活性,适合用于后续的实验研究或临床应用。例如,冻存精液时,通常加入10%–20%的甘油或DMSO,以减少冰晶的形成,成功的冻存率可达到90%以上。
3. DNA和RNA样品
DNA和RNA的稳定性受到温度、酶活性以及环境条件的影响。低温储存尤其适合保存RNA和DNA样品,气相液氮罐能够有效避免核酸的降解。气相液氮罐温度通常保持在-196℃,这能够防止RNA酶或DNA酶的活性,延缓核酸的降解。研究表明,DNA在气相液氮罐中可以保存10年以上,且不出现明显的降解现象。而RNA样品在液氮中则能够保持至少5年以上,适用于长期储存、后续的基因组学或转录组学研究。
4. 病毒样品
病毒的保存要求极低的温度,特别是需要防止病毒颗粒的结构改变。气相液氮罐可以将温度维持在-196℃,有效抑制病毒复制和变异。例如,针对某些疫苗病毒株的保存,气相液氮是一个理想的储存环境,可以长期保持其感染性。实验表明,使用气相液氮储存的流感病毒和麻疹病毒,在解冻后仍能保持较高的感染能力。
5. 植物样品(种子、组织、胚胎)
在植物遗传学研究中,气相液氮罐常用于保存植物种子和组织样本。植物种子的冷冻保存可以有效避免种子在常规保存环境下的退化和失去发芽能力。气相液氮储存能够延长植物种子的生存期,部分耐低温的种子在液氮中保存可达数十年。此外,植物胚胎和组织在低温储存过程中也能够保持良好的生长潜力,尤其是用于植物育种和基因工程研究。
储存步骤与方法
1. 样品准备
为了确保样品在气相液氮罐中储存时不受损,预处理非常重要。对于细胞样品,首先需要将细胞培养至对数生长期,之后加入合适的冷冻保护剂(如DMSO),按照推荐的比例进行冷冻。在冷冻过程中,细胞需要逐渐降温,避免冰晶在细胞内形成,导致细胞破裂。对于血液和精液样品,冷冻保护剂的选择非常关键,常用的包括甘油和DMSO,它们能有效防止冰晶的形成。
2. 冷冻过程
冷冻过程的速度对于细胞和组织的存活率至关重要。一般来说,细胞样品需要先在-80℃的冰箱中冻存12-24小时,逐渐降温至液氮温度。对于其他样品(如RNA、DNA等),快速冷冻至液氮温度有助于最大程度保留其稳定性。
3. 储存与取出
将处理好的样品储存在气相液氮罐中的隔离层内,避免直接接触液氮。由于气相液氮罐内气氛中的温度已足够低,因此在不直接接触液氮的情况下,样品能够长时间保持其稳定性。储存的样品可在需要时通过标准的解冻程序取出,进行相关实验分析。
4. 定期检查
气相液氮罐的温度和液氮液位需要定期检查。液氮的液位可以通过观察液氮罐的液位传感器或定期添加液氮来保持在适宜的水平。长时间未检查可能导致温度不稳定,进而影响样品的保存质量。
样品储存的特殊注意事项
不同类型的样品对低温的耐受性不同,因此在使用气相液氮罐时,需严格遵守样品类型的操作指南。细胞和组织类样品通常需要添加冷冻保护剂,而DNA和RNA类样品则要求避免冻融反应,保持样品的完整性。在冷冻操作过程中,应避免多次冻融,尽量使用分装容器,将每次实验需要的样品量分装,避免因解冻过多样品而浪费。
气相液氮罐为生物样品的长期保存提供了理想的低温环境,适用于细胞、组织、病毒、DNA/RNA等高敏感性样品的保存。合理的储存方法和操作规范能够确保样品在液氮环境中的稳定性和生物学活性,从而为后续的科研实验或临床研究提供可靠的样本资源。