适用於生命科学实验的超纯水纯化方法

对生物而言,水是不可或缺的物质,这是因为生物体内大多数的反应都需要水分子的参与。超纯水可用於液体培养基的配制、各种酵素反应,并作为分子间相互作用的反应液。当我们进行试管内 (in vitro) 反应时,如何尽可能的与体内反应一致是非常重要的,若混入与体内反应不相干的物质,便可能造成反应速率的抑制,因此对这些不相干物质必须加以去除。

细胞培养时若遭到微生物污染而产生发热物质(热源 pyrogen),则是一个必须解决的问题。格兰氏阴性菌的外膜成份 “脂多醣” (lipopolysaccharide,LPS) 是热源的一个主要来源,当他们被体内细胞表面的受体(receptor)辨认後,生物体就会产生发炎反应,而这些物质被统称为内毒素 (endotoxin)。由於内毒素具有热安定性,即使蒸气杀菌也无法去除。此外,进行 DNA、RNA 等核酸实验时,则会有核酸分解酵素 (DNase、RNase) 污染的问题。关於去除前述水溶液中的生化活性分子,以使用超滤膜(UF膜)最为有效。

若合并使用超滤膜与紫外线照射,可更加提升污染物质的去除效率。这是因为针对有机物氧化分解用的紫外线灯,可以同时放出波长为 185 nm与具杀菌能力的 254 nm紫外线,可使超纯水系统中的微生物繁殖量减至最低,因而让超滤膜的工作负荷尽量降低。此外,那些可以通过超滤膜的小分子有机物质,由於会对细胞产生不必要的反应,可利用紫外线照射来加以去除,就可对细胞之体内反应的影响降至最低。表 1为同时使用超滤膜与紫外线照射的超纯水系统,对内毒素与RNase的去除效果比较。结果显示,同时使用超滤膜与紫外灯照射的超纯水系统可以有效去除上述干扰物质。

超纯水

(无超滤膜、无紫外线照射)

超纯水

(超滤膜、紫外线照射)

内毒素浓度

0.001～0.1

RNase浓度

0.012～0.440

表1 使用超滤膜、紫外线照射对降低内毒素、RNase之效果

使用超纯水系统,以不同品质的超纯水配制无血清培养基来培养神经干细胞,结果如图2所示。使用经超滤膜与紫外线照射处理的超纯水所培养的神经干细胞,可以生长、延伸为良好的纤维芽细胞型态,而使用未经超滤膜与紫外线照射的超纯水所培养的神经干细胞,则呈圆形,表示细胞受到繁殖上的抑制作用。

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