Dimetil sulfoksida (DMSO) adalah krioprotektan permeabel yang paling umum digunakan dalam kriopreservasi sel, memainkan peran penting dan tak tergantikan dalam penyimpanan sel pada suhu rendah.
Mekanisme Kerja Inti:
1. Pencegahan pembentukan kristal es (fungsi utama)
Prinsip utama: Kristal es intraseluler dapat menusuk membran sel dan organel, menyebabkan kematian sel. DMSO melindungi sel dengan menurunkan titik beku dan mengurangi pembentukan kristal es.
(1) Menurunkan titik beku: DMSO dengan cepat menembus membran sel, berikatan dengan molekul air, dan menurunkan titik beku larutan intraseluler.
(2) Menghambat kristal es: Ini mengurangi pembentukan kristal es selama pembekuan, mencegah kristal tajam menusuk membran sel dan organel.
(3) Vitrifikasi: Ini mendorong pembentukan keadaan seperti kaca (keadaan padat non-kristal) pada air pada suhu rendah, sehingga mengurangi kerusakan fisik.
2. Pemeliharaan keseimbangan osmotik
(1) Menggantikan air: DMSO sebagian menggantikan air intraseluler, mengurangi perubahan volume drastis yang disebabkan oleh dehidrasi seluler selama pembekuan.
(2) Menyangga tekanan osmotik: Bekerja secara sinergis dengan komponen media lainnya (seperti serum bovine fetal) untuk menyangga guncangan osmotik selama proses pembekuan-pencairan.
(3) Mencegah penyusutan/pembengkakan: Mencegah sel menyusut atau membengkak dan pecah akibat ketidakseimbangan osmotik.
3. Perlindungan membran sel dan struktur protein
(1) Menstabilkan membran sel: Berinteraksi dengan lipid membran untuk membentuk struktur bilayer lipid yang stabil, mencegah ruptur membran akibat penurunan fluiditas pada suhu rendah.
(2) Mencegah denaturasi protein: Mengurangi denaturasi protein yang disebabkan oleh peningkatan konsentrasi elektrolit dan perubahan pH selama pembekuan.
(3) Efek antioksidan: Memiliki sifat antioksidan, menangkap atau mengurangi spesies oksigen reaktif (ROS) yang dihasilkan selama proses pembekuan.
4. Meningkatkan konsentrasi ion intraseluler
(1) Meningkatkan viskositas: Meningkatkan viskositas larutan intraseluler, mengurangi mobilitas molekul air.
(2) Memperlambat proses pembekuan: Ini memperlambat proses pembekuan, memberi sel lebih banyak waktu untuk beradaptasi dengan lingkungan bersuhu rendah.
(3) Mengurangi kerusakan: Ini meminimalkan pembentukan kristal es intraseluler, sehingga mengurangi kerusakan sel.
