科研干货 | 细胞毒性检测法(Calcein-AM/PI双染法)

文摘   2024-10-21 14:29   湖南  

在细胞生物学和药理学研究中,评估细胞的活性和毒性是至关重要的一环。细胞毒性检测法不仅能够帮助科学家了解药物或其他化合物对细胞的影响,还能为新药开发和疾病研究提供重要数据。在众多细胞毒性检测方法中,Calcein-AM/PI双染法因其简便、快速且高效的特点,成为了实验室中常用的技术之一。

Calcein-AM(乙酰氧甲基荧光素)是一种非荧光的细胞渗透性染料,进入活细胞后被细胞内酯酶水解生成荧光素,发出绿色荧光,从而标记活细胞。而PI(碘化丙啶)则是一种不能穿透完整细胞膜的染料,仅能进入已死亡或膜受损的细胞,与细胞核内的DNA结合后发出红色荧光。因此,通过荧光显微镜或流式细胞仪同时检测这两种荧光信号,可以直观地区分活细胞和死细胞。

细胞毒性检测法(Calcein-AM/PI双染法)是一种常用的方法,用于评估细胞活力和毒性水平。该方法利用两种荧光染料Calcein-AM和PI,通过观察荧光信号的变化来确定细胞的状态。

Calcein-AM是一种脂溶性染料,能够穿过完整的细胞膜并进入细胞内。在细胞内,Calcein-AM会被细胞内的酯酶水解成高荧光的Calcein。只有活着的细胞才能成功水解Calcein-AM,因此高荧光信号表明细胞的代谢活性良好且细胞膜完整。相反,PI是一种核酸染料,只有当细胞膜受损时才能进入细胞内并结合DNA,发出红色荧光信号。


通过监测Calcein的绿色荧光和PI的红色荧光,可以将细胞状态分为活着的细胞(绿色荧光)、死亡的细胞(红色荧光)和受损但存活的细胞(绿色和红色荧光同时存在)。根据荧光信号的强度和分布,可以定量分析不同条件下细胞的存活率和毒性程度,从而评估药物的毒性、细胞培养质量以及其他生物学研究问题。细胞毒性检测法是一项可靠而有效的实验手段,为细胞研究领域提供了重要的实验支持。

Calcein-AM/PI双染法是一种常用的细胞毒性检测方法,通过区分活细胞和死细胞来评估细胞活力。以下是详细的步骤和原理介绍:

原理
  • Calcein-AM:一种细胞渗透性染料,进入活细胞后被细胞内酯酶水解生成绿色荧光的Calcein,标记活细胞。
  • 碘化丙啶(PI):一种不能穿透活细胞膜的染料,只能进入死细胞,与双链DNA结合产生红色荧光,标记死细胞.

实验步骤

细胞准备:
  • 贴壁细胞:在24孔板中培养细胞,37°C培养至少24小时。
  • 悬浮细胞:直接离心收集细胞。
  • 染色工作液准备:将Calcein-AM和PI分别溶解在适当的溶剂中,按说明书比例混合,制备染色工作液。
  • 染色:将染色工作液加入细胞培养板中,37°C避光孵育15-30分钟。
  • 洗涤:用PBS洗涤细胞两次,去除未结合的染料。、
  • 观察:使用荧光显微镜或流式细胞仪观察细胞。活细胞显示绿色荧光,死细胞显示红色荧光.

注意事项

  • 操作安全:穿戴实验服和一次性手套,避免染料直接接触皮肤。
  • 染料保存:Calcein-AM需在干燥低温避光条件下储存,PI需在冰袋运输和储存.

实验步骤——制备工作液

制备工作液是细胞毒性检测实验中的关键步骤,以下是制备工作液的具体步骤:

  • 将保存在低温环境中的Calcein-AM溶液(2 mM)和PI溶液(2 mM)搁置至室温,以确保溶液达到室温。
  • 取出5µl Calcein-AM溶液(2 mM)和12.5µl PI溶液(2 mM),分别加入到含有5ml pH值为7.4的1倍PBS缓冲液中。通过精确的移液操作将两种染料溶液加入缓冲液中。
  • 彻底混匀混合液,确保Calcein-AM和PI充分均匀地溶解在PBS缓冲液中。混合液的制备应该细致仔细,以确保后续实验的准确性和可靠性。
  • 经过混匀后,得到的工作液中,Calcein-AM的浓度为2µM,而PI的浓度为5µM。这个经过严谨制备的工作液将用于后续的细胞毒性检测实验,帮助研究者准确评估细胞的状态和活力。

Calcein-AM/PI双染法是一种常用的细胞毒性检测方法,通过区分活细胞和死细胞来评估细胞活力。以下是详细的实验步骤:

实验步骤——染色液

染色液的准备和使用是细胞毒性检测实验中至关重要的步骤,以下是详细的操作流程:

1)首先,进行细胞的消化,使用胰酶-EDTA对细胞进行处理,并以1000 rpm的速度离心5分钟,将细胞沉淀收集。
2)去除上清液,使用pH值为7.4的1xPBS缓冲液对细胞进行2~3次洗涤,以去除残留的酶活性,确保细胞纯净。
3)对收集到的细胞进行计数,并将细胞悬液的浓度调整至1×10^5~1×10^6细胞/ml的范围,以确保后续实验的准确性。
4)取出100µl的染色工作液,加入到200µl的细胞悬液中,并充分混合。将混合液在37℃下孵育15-30分钟,确保染色工作的充分进行。
5)在荧光显微镜下,使用490±10 nm的激发滤片同时检测活细胞(呈黄绿色荧光)和死细胞(呈红色荧光)。通过观察不同颜色的荧光信号,可以区分细胞状态。此外,使用545 nm的发射滤片可以单独观察到死细胞的荧光信号。也可以直接在荧光酶标仪下使用适当的滤片进行细胞状态的检测和分析。整个过程可以帮助研究者快速准确地评估细胞的毒性水平和存活状态。

实验步骤——注意事项

在进行细胞毒性检测实验时,需要注意以下几个关键事项:

1、不同细胞系对染色条件的需求各不相同,建议在初次实验时进行梯度实验,确定最佳的Calcein-AM和PI的浓度。
2、由于培养基中的成分可能影响Calcein-AM的稳定性,使用PBS缓冲液反复洗涤细胞可帮助降低背景信号,确保准确的实验结果。
3、在使用碘化丙啶(PI)时,务必采取良好的防护措施,如戴手套和护目镜。如果PI溶液不慎接触皮肤,应立即用大量自来水进行
4、初次使用Calcein-AM溶液和PI溶液时,建议将原液分装,并在冷冻过程中避免频繁的反复冻融,以保持染料的稳定性和活性。
5、由于Calcein-AM的稳定性较差,染色工作液需现配现用,避免长时间存储或多次冻融,以确保实验的准确性和可靠性。这些注意事项将有助于提高细胞毒性检测实验的成功率,并获得可靠的实验结果。

Calcein-AM/PI双染法的应用范围。

Calcein-AM/PI双染法在细胞生物学和药理学研究中有广泛的应用,以下是一些主要的应用范围:

应用范围

  • 细胞活力测定:通过区分活细胞和死细胞,Calcein-AM/PI双染法可以用于评估细胞的存活率和健康状态。这在细胞培养和药物筛选实验中尤为重要.
  • 药物毒性测试:在药物开发过程中,评估候选药物对细胞的毒性是关键步骤。Calcein-AM/PI双染法可以快速、准确地检测药物对细胞的毒性.
  • 细胞治疗研究:在细胞治疗和再生医学研究中,该方法用于评估治疗细胞的存活率和功能状态。例如,评估干细胞移植后的存活情况.
  • 抗癌药物筛选:通过检测癌细胞在药物处理后的存活率,Calcein-AM/PI双染法可以帮助筛选出有效的抗癌药物.
  • 环境毒理学研究:该方法也用于评估环境污染物对细胞的毒性,帮助研究环境污染对生物体的影响.
  • 细胞凋亡研究:结合其他检测方法,Calcein-AM/PI双染法可以用于研究细胞凋亡过程,帮助理解细胞死亡机制.

适用细胞类型
  • 哺乳动物细胞:广泛应用于各种哺乳动物细胞系。
  • 植物细胞和细菌:由于细胞壁的存在,Calcein-AM不能进入植物细胞和细菌,因此不适用于这些细胞类型.

检测系统

  • 荧光显微镜:用于观察和定性分析。
  • 流式细胞仪:用于定量分析和高通量筛选。
  • 荧光酶标仪:用于定量检测.
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