導讀
在前幾期我們為大家介紹了藥物溶解的各種配方及策略，其中不被推薦的DMSO也作為助溶劑占有一席之地，然而卻頗受爭議。這個被FDA限制使用，廣傳毒性很大的溶劑，究竟毒性有多大，我們在實驗中如何使用？今天我們就為大家揭曉，“萬能溶劑”的DMSO，在細胞和動物實驗中的正確使用方法。

DMSO簡介

二甲基亞砜（Dimethyl sulfoxide, DMSO）是一種含硫有機化合物，結構如下圖所示。

物理性質：常溫下為無色無臭的透明液體，具有強烈的吸濕性，凝固點為18.55℃，密度與水接近為1.100 g/mL；

化學性質：分子式為（CH₃）₂SO，因為結構中具有一個親水的亞硫酰基和兩個疏水的甲基，它既可與水溶液也可與除石油醚外的大多數有機溶劑互溶；可以溶解約80%的化合物，大部分的水溶性化合物和脂溶性化合物都可被其溶解，所以DMSO又被譽為“萬能溶劑”。

DMSO的發展史

DMSO在剛發現階段因其廣泛的用途被稱為“神藥”，科學家進行了大量研究，主要包括消炎止痛，利尿，鎮靜等作用，在早期醫藥工業中，DMSO可直接用作某些藥物的原料及載體，也可作為一種滲透性保護劑，血小板冷凍保存劑等。

然而，1965年，美國對DMSO的研究突然被叫停，因為FDA和一些制藥公司參加的關于DMSO的研究討論會指出，發現DMSO影響了許多哺乳動物的晶狀體結構，但在人類和靈長類動物中并未發現有此改變。

如下圖為DMSO的發展歷程：可以看到自1965年后，科學家對DMSO毒性進行了廣泛研究，不過并未發現其對健康實驗動物和人體有嚴重毒副作用，但是卻對細胞毒性較大，因此DMSO被FDA限制在非特殊非不可替代情況下不能使用。

DMSO近幾十年的發展史

DMSO的毒性到底有多大?

1. DMSO的細胞毒性：需要控制＜0.1%（v/v）

• 2008年，Qi Weidong等人的研究發現培養液中含0.1 %-0.25 %（v/v）的DMSO時，24h內對大鼠茸毛細胞沒有損傷和影響，但是培養液中DMSO含量到達0.5 %-6 %時，茸毛細胞出現了損傷，以及劑量依賴性的細胞死亡[2]。

• 2014年賀兵等人的研究發現，細胞體外培養基中不同濃度的DMSO含量對體外培養的兔軟骨細胞生長有一定的影響，使用濃度為2.0%（v/v）時對軟骨細胞顯現較強的抑制作用，但在0.1%-1.0%濃度范圍內對細胞生長影響很小[4]。

2. DMSO的酶毒性：需要控制＜0.1%（v/v）

• 2011年Ramakrishna Nirogi等人的研究發現，在人肝微粒體孵育實驗中，孵育體系中0.1 %含量以上的DMSO能夠抑制人肝微粒中CYP1A2的活性。但是2 %濃度的甲醇或者乙腈對酶活性沒有影響[5]。

• 2003年，Masuhiro NISHIMURA等人研究發現，對人肝細胞進行化合物給藥時，DMSO的終濃度在0.1%或者更低水平時對肝細胞中藥物一相代謝酶細胞色素P450酶亞型（CYPs）、細胞中二相藥物代謝酶葡萄糖醛酸轉移酶亞型（UGTs）以及主要的跨膜轉運體ABC轉運體（ATPBing Cassttee Transporters）的表達量沒有影響，濃度再高時則會改變其表達情況[6]。

3. DMSO的動物毒性

（1）急性毒性：指機體一次性大劑量接受某種藥物后所產生的快速而劇烈的中毒反應，包括死亡效應；一般可獲得藥物的半數致死量 (LD₅₀，即在標準條件下一次給藥DMSO (g/kg）必然引起50%的測試動物死亡的劑量)來評估危險性。在各種動物實驗中有以下結果：

下表列出了各給藥方式下各實驗動物的DMSO半致死劑量，從表中其實可以看出DMSO的LD₅₀ 其實較高，如小鼠口服給藥LD₅₀是16.5-24.6g/kg，而我們小鼠實驗中給藥劑量一般都是以mg/kg為單位，所以幾乎不可能超過這個劑量，也就是說對動物整體毒性沒有細胞那么強。不同實驗室提供的數據也許不完全相同，但都證實了DMSO 的動物低毒性。

不同物種不同給藥方式下的DMSO半數致死量(g/kg) [3]

（2）長期毒性：指藥物以一定的等級劑量連續多日給予受試動物所產生的有害作用。在各種動物實驗中有以下結果：

1. DMSO的給予劑量為5 g/kg.d的狗、豬和兔子等動物的給藥實驗也表明，數月后動物會出現晶狀體屈光度的改變而不是渾濁，而且，這種改變是呈劑量依賴性的關系，DMSO劑量減低，晶狀體屈光度的改變程度很小；靈長類動物(包括人)至今均未發現該種副作用反應[7];

2. DMSO給予劑量為9 g/kg·d，持續給予18個月的恒河猴給藥實驗表明，恒河猴無明顯異常或不耐受[8]；

3. DMSO給予劑量1g/kg·5d/week，持續給藥12個月的雌雄大鼠實驗表明，大鼠各組織器官如：大腦、心臟、腸道、生殖系統、甲狀腺等均正常，未見明顯異常或不耐受[ [9]。

4. DMSO有利尿的作用，但是在人類和實驗室動物研究中未發現其有腎臟損害。

從以上毒理數據可以看出相對于其他安全無毒的溶劑來說，DMSO雖然有一定的毒性，但是DMSO也有其自身的獨特的性質，在沒有找到更好的細胞防凍劑和通量更高的“萬能溶劑”之前，生物實驗和藥物初篩階段也可以通過合理的使用DMSO來快速的做出正確的無試劑因素干擾的實驗結果。下面就看看如何在實驗中正確使用DMSO。

一、DMSO在細胞實驗中如何正確使用？

DMSO在細胞實驗中主要有兩方面的運用：

1. 細胞凍存劑    DMSO是目前最好的細胞凍存保護劑，但又有一定的毒性。一般使用時濃度控制在終體積10%以下，對于耐受力弱的細胞可以再降低到10%以下，如8%。注意細胞復蘇時要盡快洗掉二甲基亞砜，否則會造成細胞嚴重的毒性。研究結果表明，培養液中DMSO濃度為10 %時，細胞生長抑制率近100 %；1%濃度時抑制率為35%，即使是0.04 %的濃度，DMSO對細胞的生長也有不利的影響[10]。 

2. 細胞給藥時化合物的溶劑    DMSO在細胞給藥溶解化合物時應嚴格控制DMSO的使用劑量：不同細胞可能對DMSO含量的敏感程度不一樣，但是現在比較能接受的是采用DMSO配制化合物進行細胞給藥時，DMSO的終濃度控制在0.1%以內是被認為對細胞實驗沒有干擾的，即1ml培養基中，DMSO體積不能超過1μl。如果發現體積超過這個比例，我們可以通過提高藥物濃度， 或者采用水相多步稀釋法來降低DMSO的使用量。

二、DMSO在動物實驗中如何正確使用?

DMSO在動物實驗應用主要在于藥物溶解，前幾期我們介紹到藥物的溶解方式（可參考文末鏈接），但是藥物溶解時我們必須首先考慮助溶劑的毒性，再考慮溶解性，如果超過了毒性比例才能溶解藥物，我們就必須舍棄這一溶解方法。

從上述毒性試驗數據中，我們看到DMSO對動物整體的毒副作用遠小于細胞，所以Li Ping等人也認為在動物給藥時DMSO的使用量可占給藥總體積的10 %-20 % [11]，如口服給藥時小鼠的給藥體積為10mL/kg，對于20g的小鼠，我們單次給藥體積約為100-200μl，DMSO體積必須控制在10%-20%，即20-40μl

動物實驗中DMSO推薦體積[11]

注：DMSO使用體積僅供參考，如果動物出現不良癥狀，如體重減輕/食欲下降等，我們應該考慮降低DMSO的使用量，總的原則還是盡量減少DMSO的使用。

DMSO使用中的注意事項

1. 避免皮膚接觸：研究發現：DMSO分子量小，容易經皮膚吸收，若皮膚長期接觸DMSO會表現出了較小的局部刺激反應，如；局部的皮膚刺激反應、瘙癢、燒灼感。實驗時可以準備1%-5%的氨水備用，皮膚沾上之后要用大量的水以及稀氨水洗滌；同時也應要避免接觸含有其他毒性物質的二甲基亞砜溶液，因二甲基亞砜會滲入肌膚，在一定條件下會將有毒物質帶入肌膚；

2. 避免吸入DMSO：吸入DMSO最為常見的為惡心、嘔吐、和呼出的氣體中發出大蒜、洋蔥、牡蠣味。高濃度大面積使用能影響神經機能和導致溶血，用的時候要避免其揮發。

綜上所述，是我們本期為大家介紹的關于DMSO的基本知識及其實驗中的應用方法，是否讓你對DMSO有了一個全新的認識呢？雖然DMSO存在一定的毒性，但并非不可用；在我們沒有找到合適的替代物時，將DMSO適量地應用于實驗獲得研究數據還是被許可的。如果你有不同的聲音和意見，歡迎給我們留言或者參與到下方群聊，一起討論吧！

 

參考文獻

[1] Brobyn R D. The human toxicology of dimethyl sulfoxide [J]. Annals of the New York Academy of Sciences, 1975, 243(1):497.

[2] Qi W, Ding D, Salvi R J. Cytotoxic effects of dimethyl sulphoxide (DMSO) on cochlear organotypic cultures[J]. Hearing Research, 2008, 236(1–2):52-60.

[3] 賈國榮, 謝波. 二甲基亞砜臨床應用的安全性國內外研究現狀[J]. 國際檢驗醫學雜志, 2010, 31(11):1284-1286.

[4] 賀兵, 謝曉燕, 張楓,等. 不同濃度二甲基亞砜對兔軟骨細胞生長的影響[J]. 中華臨床醫師雜志:電子版, 2014, 8(9):79-82.

[5] Nirogi R, Kandikere V, Bhyrapuneni G, et al. Effect of dimethyl sulfoxide on in vitro cytochrome P4501A2 mediated phenacetin O-deethylation in human liver microsomes[J]. Drug Metabolism & Disposition the Biological Fate of Chemicals, 2011, 39(11):2162.

[6] Nishimura M, Ueda N, Naito S. Effects of dimethyl sulfoxide on the gene induction of cytochrome P450 isoforms, UGT-dependent glucuronosyl transferase isoforms, and ABCB1 in primary culture of human hepatocytes.[J]. Biological & Pharmaceutical Bulletin, 2003, 26(7):1052-6.

[7] Surgeon J W. Subacute toxicity of intravenous dimethyl sulfoxide in rhesus monkeys[J]. Journal of Toxicology & Environmental Health, 1981, 7(1):49-57.

[8] Vogin E E, Carson S, Cannon G, et al. Chronic toxicity of DMSO in primates [J]. Toxicology & Applied Pharmacology, 1970, 16(3):606-12.

[9] Jacob S W, Rosenbaum E E. The toxicology of dimethyl sulfoxide(DMSO) [J]. Headache the Journal of Head & Face Pain, 1966, 6(3):127.

[10] 劉耳, 王金兵. 細胞凍存保護劑二甲基亞砜的細胞毒作用[J]. 中國預防獸醫學報, 1994(4):50-52.

[11] Li P, Zhao L. Developing early formulations: Practice and perspective [J]. International Journal of Pharmaceutics, 2007, 341(1):1-19.