本文原創為：彪彪 來源于：抗體圈

在細胞實驗過程中，細胞培養基是細胞生長和維持的基礎，其成分的穩定性和功能性對實驗結果至關重要。然而，紫外線作為一種高能輻射，會對培養基中的化學成分造成破壞性影響。這種破壞不僅會改變培養基的化學性質，還可能產生有害的副產物，從而直接影響培養基的功能。當培養基的功能受損時，細胞的生長環境將受到破壞，進而影響細胞的正常生長和實驗結果的準確性。因此，在細胞實驗中，應避免直接使用紫外線照射細胞培養基，以確保實驗的順利進行和結果的可靠性。接下來，我們將深入探討紫外線對培養基的具體影響及其潛在的破壞機制。

1. 紫外線對細胞培養基的影響
1.1 紫外線破壞DNA結構
紫外線(UV)具有高能量，能被DNA分子中的嘧啶堿基吸收，導致相鄰嘧啶堿基之間形成共價鍵，產生環丁烷嘧啶二聚體(CPD)和(6-4)光產物(6-4PP)等損傷。這些損傷會扭曲DNA雙螺旋結構，阻礙DNA聚合酶的正常移動，從而干擾DNA復制和轉錄過程。研究表明，UVC波段的紫外線對DNA損傷最為嚴重，其能量足以直接破壞DNA分子中的化學鍵，導致DNA鏈斷裂。例如，在一項研究中，細胞暴露于UVC輻射后，DNA損傷程度與輻射劑量呈線性關系，輻射劑量為10 J/m²時，DNA損傷率達到20%，而當輻射劑量增加到50 J/m²時，損傷率高達80%。這種損傷不僅會影響細胞的正常生長和分裂，還可能導致基因突變，增加細胞癌變的風險。

1.2 紫外線對蛋白質的影響
紫外線照射會使培養基中的蛋白質發生變性。蛋白質分子中含有芳香族氨基酸，如色氨酸、酪氨酸等，它們能吸收紫外線能量，導致蛋白質分子內部的氫鍵、疏水作用等非共價鍵斷裂，破壞蛋白質的二級、三級結構，使其失去原有的生物活性。例如，一項研究發現，紫外線照射后，培養基中的一種關鍵酶——谷氨酰胺合成酶的活性下降了60%，其三維結構發生了顯著變化，導致其催化效率大幅降低。此外，紫外線還會誘導蛋白質發生交聯反應，形成不可逆的聚集體，進一步影響蛋白質的功能。在細胞培養過程中，蛋白質是細胞生長和代謝的重要成分，蛋白質變性會嚴重影響細胞的生長狀態和實驗結果的準確性。

1.3 紫外線對維生素和氨基酸的影響
紫外線對培養基中的維生素和氨基酸也有顯著的破壞作用。維生素B族中的核黃素在紫外線照射下會產生活性氧(ROS)及過氧化物，這些物質對細胞具有毒性，會進一步損傷細胞的DNA、蛋白質等生物大分子。例如，維生素B2在紫外線照射下分解率可達70%，導致其失去作為輔酶參與細胞代謝的功能。氨基酸在紫外線照射下可能發生變異，尤其是色氨酸、酪氨酸等芳香族氨基酸，它們在光照下容易形成光加合物，對細胞生長產生不利影響。一項研究顯示，培養基中的色氨酸在紫外線照射后，其含量下降了50%，同時細胞的生長速率也降低了30%。維生素和氨基酸是細胞生長的必需營養物質，它們的損失會直接影響細胞的生長速度和質量，甚至導致細胞死亡。

2. 紫外線照射細胞培養基的潛在風險
2.1 蛋白質變性
紫外線照射可導致培養基中蛋白質變性，喪失其原有的生物活性。蛋白質分子中的芳香族氨基酸如色氨酸、酪氨酸等能吸收紫外線能量，破壞蛋白質內部的氫鍵、疏水作用等非共價鍵，改變其二級、三級結構。例如，研究發現紫外線照射后，培養基中的谷氨酰胺合成酶活性下降60%，三維結構顯著變化，催化效率大幅降低。此外，紫外線還會誘導蛋白質發生交聯反應，形成不可逆的聚集體，進一步影響其功能。蛋白質是細胞生長和代謝的重要成分，其變性會嚴重影響細胞的生長狀態和實驗結果的準確性。

2.2 維生素降解
培養基中的維生素在紫外線照射下會發生降解，失去其原有的功能。維生素B族中的核黃素在紫外線照射下會產生活性氧(ROS)及過氧化物，對細胞具有毒性，進一步損傷細胞的DNA、蛋白質等生物大分子。例如，維生素B2在紫外線照射下的分解率可達70%，導致其失去作為輔酶參與細胞代謝的功能。維生素的損失會直接影響細胞的生長速度和質量，甚至導致細胞死亡。

2.3 氨基酸變異
紫外線照射可導致培養基中的氨基酸發生變異，尤其是色氨酸、酪氨酸等芳香族氨基酸。這些氨基酸在光照下容易形成光加合物，對細胞生長產生不利影響。一項研究顯示，培養基中的色氨酸在紫外線照射后，其含量下降了50%，同時細胞的生長速率也降低了30%。氨基酸是細胞生長的必需營養物質，其變異會直接影響細胞的生長速度和質量。

3. 紫外線照射的替代方法
3.1 過濾除菌法
過濾除菌法是一種有效的替代紫外線照射的方法，通過物理阻留的方式將液體或空氣中的細菌除去，以達到無菌目的。常用的濾菌器有薄膜濾菌器（0.45μm和0.22μm孔徑）、陶瓷濾菌器、石棉濾菌器（即Seitz濾菌器）、燒結玻璃濾菌器等。例如，0.22μm孔徑的濾膜能夠有效截留細菌和大部分病毒顆粒，確保培養基的無菌性。過濾除菌法的優點在于不會對培養基中的營養成分產生破壞，同時操作簡單，適用于對熱敏感或易受光影響的培養基。此外，過濾除菌法還可以與其他消毒方法結合使用，提高消毒效果，如在過濾除菌后進行短時間的化學消毒處理，以確保培養基的完全無菌。

3.2 化學消毒劑的使用
化學消毒劑是另一種常用的紫外線照射替代方法，通過化學反應殺滅或抑制微生物的生長。常見的化學消毒劑包括70%乙醇、漂白劑、過氧化氫等。例如，70%乙醇能夠迅速滲透細菌細胞膜，破壞細菌的蛋白質和酶系統，從而達到消毒的目的。使用化學消毒劑時，需要嚴格按照說明書的濃度和作用時間進行操作，以確保消毒效果。例如，漂白劑的使用濃度一般為0.1%至0.5%，作用時間為10至30分鐘，能夠有效殺滅細菌、病毒和真菌。化學消毒劑的優點是作用迅速，消毒效果可靠，但需要注意其對操作者和環境的潛在風險，以及可能對培養基中某些成分的殘留影響。因此，在使用化學消毒劑時，應采取適當的防護措施，并在消毒后進行充分的沖洗，以去除殘留的消毒劑。

4. 細胞培養基的正確處理和儲存
4.1 避光儲存
細胞培養基的避光儲存至關重要，因為光照尤其是紫外線，會引發一系列的化學反應，破壞培養基中的關鍵成分。例如，維生素B族中的核黃素在光照下會產生活性氧和過氧化物，這些物質不僅會直接損傷細胞，還會進一步破壞DNA和蛋白質等生物大分子。此外，培養基中的氨基酸如色氨酸和酪氨酸在光照下容易形成光加合物，導致其結構改變，從而失去原有的功能。研究表明，避光儲存可以顯著延長培養基的有效期，保持其營養成分的穩定性和生物活性。因此，在實驗室中，應將培養基存放在避光的環境中，如使用棕色玻璃瓶或將其置于遮光的容器中，以減少光照對培養基的影響。

4.2 冷藏保存
冷藏保存是確保細胞培養基穩定性的另一種重要方法。通常情況下，培養基應儲存在2-8℃的冰箱中。在低溫條件下，培養基中的化學反應速率會降低，從而減緩營養成分的降解過程。例如，L-谷氨酰胺在常溫下容易分解，但在冷藏條件下，其穩定性可以得到顯著提高。此外，冷藏還可以抑制微生物的生長，防止培養基受到污染。然而，需要注意的是，培養基在冷藏保存時應避免凍結，因為結冰會導致培養基的體積膨脹，破壞其結構，影響使用效果。因此，在冷藏保存過程中，應確保培養基的溫度穩定在推薦范圍內，并定期檢查其狀態，以確保其質量和安全性。

5. 總結
綜上所述，紫外線對細胞培養基具有顯著的破壞作用，其高能量可引發DNA損傷、蛋白質變性、維生素降解和氨基酸變異等一系列問題，嚴重影響細胞的生長狀態和實驗結果的準確性。因此，在細胞培養過程中，應避免將培養基直接暴露于紫外線下。為了確保培養基的質量和無菌性，可采用過濾除菌法和化學消毒劑等替代方法進行消毒處理。同時，正確的儲存方式，如避光和冷藏保存，也是保護培養基成分不受破壞的關鍵措施。通過綜合運用這些方法，可以有效避免紫外線對細胞培養基的不良影響，為細胞培養創造一個穩定、安全的環境，從而提高實驗的成功率和結果的可靠性。