Inkubatory CO2
Inkubator CO2 pozwala na uzyskanie atmosfery zbliżonej charakterem do atmosfery naturalnej panującej wewnątrz organizmu, niezbędnej do rozwoju hodowli komórkowych i tkankowych. W celu zapewnienia wzrostu i bezpieczeństwa próbkom należy dopasować temperaturę, wilgotność oraz stężenie CO2 w taki sposób aby w jak największym stopniu spełnić wymagania stawiane przez dane kultury komórkowe. Urządzenie posiada wnętrze całkowicie odizolowane od otoczenia, co gwarantuje brak wpływu środowiska zewnętrznego na atmosferę panującą w środku urządzenia.
Inkubatory CO2 do hodowli komórkowych kontrolują warunki środowiskowe na kilka sposobów i występują w wersjach z płaszczem wodnym lub płaszczem powietrznym.
Kontrola warunków środowiskowych w inkubatorach CO2
Kontrola temperatury w inkubatorach CO2
Podczas otwierania drzwi inkubatora CO2 dochodzi do zakłócenia temperatury wnętrza. Wewnątrz inkubatora CO2 dochodzi do zetknięcia ciepłego i chłodnego powietrza. Aby temperatura wewnętrzna powróciła do wymaganego poziomu musi poprawnie działać system kontroli temperatury inkubatora. Jednym z rodzajów mechanizmu, który umożliwia inkubatorom odporność na wahania temperatury jest płaszcz wodny.
Inkubatory CO2 z płaszczem wodnym
Szczególnie cenne urządzenia w przypadku awarii zasilania. Inkubatory CO2 z płaszczem wodnym utrzymują temperaturę przez pięć do sześciu godzin w przypadku utraty mocy. Sterylizacja termiczna w przypadku inkubatorów CO2 z płaszczem wodnym nie jest możliwa, ponieważ nagrzewanie powoduje zwiększanie objętości wody w płaszczu i zagraża integralności inkubatora. Inkubatory z płaszczem wodnym potrzebują więcej czasu w celu osiągnięcia i ustabilizowania się wymaganej temperatury. Wadę inkubatorów CO2 z płaszczem wodnym niewątpliwie stanowi ich wielkość a także waga. Do wad zaliczamy także konieczność opróżniania i napełniania wodą podczas wykonywania konserwacji. Dodatkowo wodna izolacja jest ciężka co znacznie utrudnia przenoszenie inkubatora bez uprzedniego opróżnienia płaszcza.
Aktualnie w celu optymalnego wykorzystania cennej przestrzeni w laboratorium zdecydowanie częściej wybiera się inkubatory CO2 z płaszczem powietrznym umożliwiające ich pionowe ustawienie.
Inkubatory CO2 z płaszczem powietrznym
Urządzenia, które szybko osiągają nastawioną temperaturę, ale nie są w stanie utrzymać danej temperatury bez źródła zasilania. Inkubatory CO2 z płaszczem powietrznym ważą znacznie mniej niż urządzenia z płaszczem wodnym o porównywalnej wielkości. W przypadku częstego otwierania drzwi inkubatory CO2 z płaszczem powietrznym posiadają krótsze czasy powrotu do temperatury i wilgotności. Inkubatory CO2 z płaszczem powietrznym gwarantują szybką reakcję po otwarciu drzwi i doskonałą jednorodność temperatury co umożliwia utrzymanie hodowanych próbek w optymalnej temperaturze.
Kontrola wilgotności w inkubatorach CO2
Nowoczesne inkubatory CO2 wyposażone są w szybko reagujący system nawilżania.
Utrzymanie idealnej wilgotności wewnątrz inkubatora CO2 jest konieczne, ponieważ zapobiega wysychaniu kultur komórkowych. Odpowiednie nawilżenie wspiera również ważną funkcję utrzymania jednolitego ciśnienia w komórkach osmotycznych.
Na wysychanie próbki ma wpływ wilgotność panująca wewnątrz inkubatora CO2 ale także ilość i rodzaj przepływu powietrza, który występuje w komorze.
Kontrola CO2
Utrzymanie odpowiedniego poziomu CO2 w inkubatorze jest bardzo ważne, ponieważ CO 2 oddziałuje z systemem buforowym pożywki do hodowli komórkowej i pozwala m.in. określić pH pożywki.
W inkubatorach CO2 stosuje się dwa rodzaje czujników CO2: tradycyjny czujnik przewodności cieplnej- termoprzewodnościowy (TC) lub nowocześniejszy czujnik podczerwieni (IR).
Inkubatory CO2 wyposażone w sterownie czujnikiem przewodnictwa cieplnego (TC)
W przypadku inkubatorów CO2 wyposażonych w czujniki termoprzewodnościowe (TC) poziom CO2 kontrolowany jest poprzez wykrywanie wahań przewodnictwa w wyniku zmian warunków środowiskowych. Tradycyjny czujnik przewodności cieplnej jest wrażliwy na zmiany wilgotności w komorze i wahania temperatury. W celu wyeliminowania wilgotności względnej i temperatury jako źródła zmienności producenci inkubatorów CO2 opracowali czujniki działające w podczerwieni.
Inkubatory CO2 wyposażone w czujniki podczerwieni (IR)
Czujniki podczerwieni mierzą absorbancję światła z lampy podczerwieni o określonej długości fali na wybranej odległości. CO2 pochłania światło o wybranej długości fali, dlatego czujnik funkcjonuje niezależnie od temperatury i wilgotności. W przypadku konieczności częstego otwierania inkubatora CO2 czujnik podczerwieni gwarantuje lepszą dokładność pomiaru. Dodatkowo zapewnia precyzyjną kontrolę emisji CO2 i powrót do zadanych przez użytkownika parametrów.
Kontrola O2
W ostatnich latach wzrosło zainteresowanie naukowców eksperymentami, które badają wpływ różnych poziomów O2 na komórki w hodowli w tym także zjawisko hipoksji. Aby zapewnić zoptymalizowane środowiska dla ważnych kultur, badacze zwiększyli zainteresowanie kontrolowaniem stężenia tlenu, na które narażone są ich komórki. W efekcie wzrosło zapotrzebowanie na inkubatory ze zmienną kontrolą tlenu. Cel stanowi zapewnienie atmosfery o zmniejszonej zawartości O2, a w konsekwencji dokładniejsza symulacja fizjologicznych warunków tlenowych. Takie inkubatory umożliwiają monitorowanie i regulację poziomów O2 i CO2. Producenci oferują wysoce regulowane środowiska CO2 i O2 z możliwością dokładnego naśladowania fizjologicznych warunków i zapewnienia optymalnego środowiska dla rozwoju komórek macierzystych i pierwotnych.
Inkubatory CO2- kontrola zanieczyszczenia
Poza koniecznością utrzymania odpowiednich warunków hodowli dla komórek istotnym wyzwaniem w przypadku hodowli komórkowej jest zapobieganie zanieczyszczeniu. Zanieczyszczenia mogą nastąpić na skutek wprowadzenia zanieczyszczonej ręki lub rękawicy osoby, która dotyka wnętrza inkubatora CO2 . Zanieczyszczenia mogą dostać się także podczas otwierania drzwi w wyniku przenoszenia przez powietrze. Problem ten w wielu przypadkach rozwiązano montując w inkubatorach CO2 system filtracji HEPA. System ten jest w stanie odfiltrować 99,97% zanieczyszczeń większych niż 0,3 µm. Powietrze przepływa przez filtr w sposób ciągły co pozwala wyeliminować zanieczyszczenie po otwarciu drzwi inkubatora CO2. System filtracji HEPA gwarantuje wyeliminowanie wszelkich zanieczyszczeń unoszących się w powietrzu, zanim zdążą skazić hodowlę komórkową.
W celu oczyszczenia wewnętrznych powierzchni inkubatora większość modeli odkażanych jest za pomocą cykli sterylizacji wykorzystujących wysoką temperaturę. Wymusza to opróżnienie inkubatora przed sterylizacją. Cykl odkażania odbywa się z użyciem suchego lub mokrego gorącego powietrza.
W inkubatorach CO2 do zapobiegania zanieczyszczeniom wykorzystuje się również ciśnienie powietrza do ochrony kultur podczas otwierania drzwi.
W komorze wewnętrznej panuje niewielkie nadciśnienie. Brak podciśnienia chroni przed przedostaniem się jakichkolwiek potencjalnych zanieczyszczeń i brudnego powietrza do wewnętrznej komory z zewnątrz.
Inną możliwością jest wybranie inkubatora, którego wewnętrzne powierzchnie (półki, ściany wewnętrzne) są w 100% wykonane z miedzi. Miedź posiada właściwości antybakteryjne dzięki czemu może chronić przed zanieczyszczeniami wprowadzanymi przez użytkownika lub przez dno płytek hodowlanych. Jednakże miedziane wnętrze w warunkach podwyższonej wilgotności oraz stężenia CO2, stopniowo ulega utlenianiu.
Wnętrze inkubatora CO2 wykonane ze stali nierdzewnej wzbogaconej miedzią stale hamuje rozwój pleśni, grzybów, mykoplazmy i bakterii. Dzięki czemu zapewniają niezrównaną kontrolę nad przebiegiem hodowli komórkowych.
Inkubatory CO2 mogą posiadać również opcjonalny system SafeCell ™ UV, który eliminuje zanieczyszczenia z powietrza i wody bez uszkadzania kultur komórkowych.
W przypadku gdy wymagane jest całkowite odkażenie komory z weryfikacją, doskonale sprawdzi się szybka technologa sterylizacji niskotemperaturowej nadtlenkiem wodoru. Nadaje się ona do stosowania we wszystkich laboratoriach i ogranicza czas przestoju do mniej niż 3 godzin.
Hodowla komórkowa to proces, w którym następuje wzrost mikroorganizmów, komórek (ludzkich, roślinnych, zwierzęcych) lub wirusów, które rosną w kontrolowanych, precyzyjnie określonych warunkach poza ich naturalnym środowiskiem. Kultury komórkowe wykorzystuje się do diagnozowania infekcji, prowadzenia badań oraz testowania nowych leków. Komórki hodowane w laboratorium można podzielić na trzy różne typy: komórki pierwotne (pozyskane bezpośrednio z organizmu), komórki transformowane i komórki samoodnawiające się.
Hodowla tkankowa stanowi ważne narzędzie do badania biologii komórek organizmów wielokomórkowych i ogólnie odnosi się do wzrostu komórek z tkanki organizmu wielokomórkowego in vitro. Jest to metoda badań biologicznych, w której fragmenty tkanki przenosi się do sztucznego środowiska, w którym mogą przetrwać i funkcjonować. Hodowana tkanka może składać się z pojedynczej komórki, populacji komórek i całości lub części narządu.
