Absolutně nevíte: Výběr, použití a údržba inkubátoru mikrobiální kultury

Inkubátor mikrobiální kultury je zásadní v procesu mikrobiální kultury. Zda jeho množství, kvalita, výkon, přesnost a další aspekty splňují požadavky kultury, souvisí s tím, zda laboratoř může fungovat normálně. Různé předpisy mají relativně vysoké požadavky na teplotu mikrobiální kultury, s obecnou přesností ± 1 ℃ a některé ještě vyšší při ± 0,5 ℃. Současně se během mikrobiální kultury snadno vyskytuje kontaminace, což vyžaduje, aby uživatelé při nákupu plně pochopili kvalitu, výkon, přesnost a další aspekty inkubátoru, aby si vybrali nejvhodnější.

1

Struktura a typy inkubátorů mikrobiologické kultury

Inkubátory mikrobiologické kultury se široce používají ve výzkumných oblastech, jako je farmaceutická mikrobiologie, potravinová mikrobiologie, zemědělská mikrobiologie, lékařská mikrobiologie a staly se jedním z běžně používaných nástrojů v laboratořích v těchto oblastech. Principem inkubátoru je simulovat růstové prostředí mikroorganismů uvnitř živého organismu v inkubátorové komoře a poskytnout zařízení pro kultivaci mikroorganismů mimo jejich přirozené stanoviště.

Struktura inkubátorů mikrobiologické kultury

Většina moderních inkubátorů mikrobiologické kultury je vyrobena z vysoce kvalitních ocelových destiček a má vertikální strukturu boxu. Vnitřní dveře jsou obecně vyrobeny z temperamentního skla a oddíly z nerezové oceli jsou umístěny uvnitř inkubátoru, aby držely vzorky kultury. Oddíly jsou pohyblivé a lze je upravit na výšku. Mezi pracovní komorou a skleněnými dveřmi je silikonová gumová těsnění a uvnitř inkubátoru jsou horké a studené vzduchové kanály pro hladký cirkulaci plynu a rovnoměrné rozdělení teploty. Inkubátor je vybaven nezávislým poplachovým systémem omezujícím teplotu, který automaticky přeruší provoz, když teplota překročí nastavený limit. Inkubátory plísňové kultury se obecně skládají z chladicího systému, topného systému, ultrafialového dezinfekčního systému, kulturní komory, vzduchového zvlhčovače, řídicího obvodu a operačního panelu. Senzory teploty a vlhkosti se používají k udržení stabilního prostředí uvnitř inkubátoru.

Klasifikace inkubátorů mikrobiologické kultury

Inkubátory mikrobiologické kultury mohou být klasifikovány podle metody vytápění jako vodotěsněné nebo vzduchem. Inkubátory s vodou zahřívají vnitřní komoru zahříváním kapalné vrstvy obklopující inkubátor. Tato metoda vytápění je pomalejší, ale může udržovat konstantní teplotu uvnitř inkubátoru po delší dobu. Inkubátory na vzduchu zahřívají vnitřní komoru pomocí topného prvku ve vrstvě vzduchové bundy obklopující inkubátor.

Inkubátory mikrobiologické kultury mohou být klasifikovány podle metody kontroly teploty jako počítačového inteligentního řízení (programovatelné) a automatické nastavení konstantní teploty (mechanické). Počítačová inteligentní ovládání je metodou řízení teploty hlavního proudu pro inkubátory. Většina počítačových inteligentních řídicích systémů používá jako řídicí jednotku mikropočítačové řadiče PID s teplotními senzory jako tepelnými prvky. SET a měřené hodnoty jsou zobrazeny digitálně a vytvářejí kompletní kontrolní systém.

Automatická zařízení pro nastavení teploty konstantní teploty často používají typ 'kovového proužku ', který používá kovový pás s větším koeficientem tepelné roztažnosti k vytvoření spirálového tvaru. Jeden konec kovového proužku je upevněn na vnitřní stěně inkubátoru a druhý konec je vybaven pohyblivým kontaktním bodem. Při normální teplotě jsou oba kontaktní body uzavřeny. Po zapnutí napájení se teplota uvnitř inkubátoru stoupá, což způsobí, že se pevný kovový proužek expanduje v důsledku tepla, změnu jeho zakřivení a způsobující, že se druhý konec kontaktního bodu odstěhuje, odřízne obvod a zastaví zahřívání. Když teplota klesne na určitou úroveň, spirálový kovový pás se vrátí do svého původního tvaru, dva kontaktní body se dostanou do kontaktu a obvod se zapne a znovu zahájí zahřívání. Tímto způsobem je obvod zapnutý a vypínán, aby se udržovala konstantní teplota uvnitř inkubátoru.

Podle kulturního prostředí  mohou být inkubátory mikrobiologické kultury klasifikovány jako standardní inkubátory, inkubátory oxidu uhličitého, hypoxické inkubátory a anaerobní inkubátory

Podle cílového organismu mohou být inkubátory mikrobiologické kultury klasifikovány jako inkubátory plísňové kultury, inkubátory konstantní teploty, inkubátory konstantní teploty a vlhkosti a inkubátory světelné kultury.

Podle úrovně automatizace teploty   mikrobiologické kultury mohou být inkubátory klasifikovány jako plně automatické inkubátory pro získávání teploty, poloautomatické inkubátory získávání teploty a ruční inkubátory pro získávání teploty.

2

Kontaminační faktory v biologické kultuře

Rychlost a směr větru

Obecně jsou inkubátory mikrobiologické kultury vybaveny vzduchovými kanály a cirkulačními systémy uvnitř komory. Vhodná rychlost větru a směr větru jsou prospěšné pro uniformitu teploty inkubátoru a pro normální růst mikroorganismů. Pokud je však rychlost větru příliš vysoká, může způsobit vyschnutí kultivačního média a vést k nepřesným výsledkům. Podle požadavků farmakopoeia by navíc měla být kultivační jídla během inkubace obrácena. Po ověření více prázdné kultivační misky bylo zjištěno, že se stejnou rychlostí větru, pokud je směr proudění vzduchu v inkubátoru opačný ke směru krytu kulturní misky, prachu a dalších kontaminantů ve vzduchu může snadno znečišťovat mikrobiální kultury. Proto je nejlepší, aby směr proudění vzduchu v inkubátoru byl v souladu se směrem kultivačního pokrmu během provozu.

Vzduchotěsnost nebo těsnost kulturní misky

Kultivační jídla se skládají z plochého kruhového dna a krytu a jsou vyrobeny hlavně z plastu a skla. Kulturní jídla používaná v mikrobiologických laboratořích mají obvykle průměr 90 mm a jsou utěsněny krytem. Mezi dnem a krytem ploché misky je určitý prostor a oba nejsou úplně vzduchotěsné. Tento design může splňovat kyslíkové požadavky na aerobní mikroorganismy, ale také zvyšuje možnost kontaminace.

Zejména kultivační jídla od různých výrobců mají různé mezery mezi dnem a krytem kvůli různým lisovacím procesům a parametrům. Prostřednictvím experimentálního ověření mají za stejných kulturních podmínek kultivační jídla s většími mezerami vyšší pravděpodobnost a stupeň kontaminace ve srovnání s těmi s menšími mezerami. Kromě toho může rozdíl ve velikosti mezery mezi dnem a krytem ploché misky také způsobit nekonzistence v úrovni odpařování vlhkosti z kultivačního média v kulturní misce, což vede k nekonzistentním výsledkům kultury.

Vlhkost uvnitř kulturního inkubátoru

Vlhkost je jednou z hlavních podmínek pro přežití a reprodukci mikroorganismů. Mikrobiální buňky obsahují 70% až 85% vody a musí žít ve vlhkém prostředí. Vliv vlhkosti na mikrobiální růst je jeho účinek na vodní aktivitu (AW) uvnitř mikrobiálních buněk, čímž ovlivňuje metabolismus a růst. Mikrobiální růst má optimální AW, a když se AW sníží, mikrobiální růst zpomaluje a zastaví se na určité úrovni. Minimální AW během mikrobiálního vývoje se liší a optimální vlhkost pro růst a reprodukci různých hub a mikroorganismů se mírně liší v závislosti na rodu.

Obecně řečeno, bakterie jsou nejcitlivější, následované kvasinkami a plísní. To znamená, že AW potřebný pro bakteriální růst je vyšší než růst potřebný pro kvasinky a AW potřebný pro růst kvasinek je vyšší než pro plíseň. Obecně platí, že bakterie nemohou růst, když AW <0,90, většina kvasinek je inhibována, když AW <0,87, a většina plísní nemůže růst, když AW <0,80. Snížení vlhkosti sníží AW a zpomalí rychlost růstu mikroorganismů.

Nadměrně vysoká nebo nízká vlhkost v kulturním inkubátoru může způsobit nerovnováhu vlhkosti mezi kultivačním médiem a inkubátorem. Například, pokud je vlhkost v inkubátoru příliš vysoká, mohou se na kultivační misku tvořit kapičky vody, kapat do kultivačního média a podporovat růst bakterií, což ovlivňuje experimentální výsledky. Pokud je vlhkost v inkubátoru příliš nízká, může dojít k ztrátě vlhkosti z kultivačního média, což ovlivňuje růst bakterií na kultivačním médiu. Proto je vhodná teplota a vlhkost prospěšná pro růst bakterií, plísní a kvasinek.

Zdroje vlhkosti uvnitř kultivačního inkubátoru jsou: 

1) ztráta vlhkosti z kultivačního média;

2) regulace vlhkosti pomocí manuálního nebo automatického řídicího systému kultivačního inkubátoru;

3) Prostředí, ve kterém je umístěn kultivační inkubátor, což je obvykle čistý, suchý a dobře větraný přírodní prostředí.

Rozlití kulturního materiálu

Rozlití kulturního materiálu se týká náhodného oddělení kapaliny nebo pevných látek obsahujících biologické nebezpečné materiály z obalového materiálu. Jakmile rostou a reprodukující se a inkubátor by měl být okamžitě vyčištěn a reprodukuje se a okamžitě by měl být vyčištěn a reprodukován biologické riziko. Účinné dezinfekční prostředky by měly být použity k dezinfikaci vnitřních stěn inkubátoru a všech materiálů, které přicházejí do styku s rozlitým materiálem, nebo by měly být sterilizovány pod vysokým tlakem.

Pokud únik kultury obsahující plísně nebo jiných patogenních bakterií není řešen okamžitě a následně se používá k kultuře jiných mikroorganismů, zbytkové plísně nebo patogenní bakterie mohou inkubátor kontaminovat, což vede k křížové kontaminaci a ovlivňuje přesnost experimentálních výsledků. Proto by se v denních experimentech mělo co nejvíce zabránit rozlití kulturního materiálu. Pokud dojde k rozlití, inkubátor by měl být vyčištěn a dezinfikován okamžitě kvalifikovanou osobou.

Pokud vylíčený materiál obsahuje rozbité sklo, neměl by být odstraněn ani vyřazen přímo ručně. Místo toho by to mělo být zpracováno s tvrdým kartonem a kleštěmi, umístěnými do odolného odpadního kontejneru a povrchy přístroje a zařízení by měly být vymazány dvakrát s 75% ethanolem po dobu 3 minut. Nakonec by měly být nástroje čištění dezinfikovány.

Kontaminace životního prostředí

Kulturní inkubátor by měl být umístěn do čistého, suchého a dobře větraného přírodního prostředí. Pokud je čistota vzduchu v prostředí špatná, je snadné rozmnožovat bakterie, houby a viry, které kontaminuje kultivační médium prostřednictvím mezery mezi dnem a krytem Petriho misky a ovlivňuje přesnost výsledků kultury.

3

Výběr a správa biochemických inkubátorů

Při výběru biochemického inkubátoru je prvním požadavkem, že musí mít přesnou kontrolu nad teplotou a vlhkostí. Za druhé, měl by být schopen účinně zabránit mikrobiální kontaminaci v inkubátoru a v ideálním případě být schopen pravidelně eliminovat kontaminaci. Existuje mnoho typů biochemických inkubátorů a při výběru jednoho je důležité zvážit následující faktory založené na praktických potřebách a laboratorních podmínkách.

Metoda vytápění biochemických inkubátorů

Výhodou vytápění vodní bundy je to, že když dojde k výpadku napájení, může systém udržovat přesnost a stabilitu teploty v inkubátoru po delší dobu. Čas, který udržuje konstantní teplotu, je 3-4krát vyšší než u systému vzduchové bundy. To je prospěšné pro experimenty v nestabilním prostředí, které vyžaduje stabilní podmínky po dlouhou dobu. Vytápění vodní bundy vyžaduje, aby byla voda přidána, vyprázdněna a vyčištěna a provoz vodní nádrže musí být pravidelně monitorován. Vytápění vzduchové bundy má výhodu, že se zahřívá rychle a zotavuje teplotu rychleji než inkubátor vodní bundy, což je prospěšné pro krátkodobé kultuře a časté otevírání a zavírání dveří inkubátoru.

Systém řízení teploty a uniformita biochemických inkubátorů

Přesný a spolehlivý systém řízení teploty je nezbytnou součástí inkubátoru. Měl by mít tři nezávislé funkce kontroly teploty v inkubátoru pro kontrolu teploty, kontrolu alarmu s nadměrnou teplotou a monitorování teploty prostředí. Parametry systému řízení teploty zahrnují kolísání teploty, rozlišení teploty a uniformitu teploty. Uniformita teploty inkubátoru souvisí s cirkulací proudění vzduchu v inkubátoru a měl by být vybrán inkubátor vybavený ventilátorem a vzduchové kanály uvnitř krytu.

Kontrola teplotního rozsahu biochemických inkubátorů

Vyberte produkt s vhodným teplotním rozsahem na základě požadované experimentální teploty. Rozsah teploty biochemického inkubátoru může být: teplota místnosti 5 ℃ až 60 ℃, 0 ℃ až 60 ℃, 4 ℃ až 60 ℃ nebo 5 ℃ až 50 ℃. Inkubátory konstantní teploty jsou rozděleny do dvou typů: jeden s inkubátorem s nízkou teplotou, který udržuje teplotu mezi 0 ℃ a 35 ℃ a zahrnuje chladicí systém a topní systém, což je dražší. Obecně je teplota tohoto typu inkubátoru nastavena tak, aby byla konstantní mezi 0 ℃ a 50 ℃. 

Druhým typem je inkubátor pokojové teploty, který udržuje teplotu nad teplotou místnosti. Teplota tohoto typu inkubátoru je obecně nastavena tak, aby byla konstantní mezi teplotou místnosti a 65 ℃. Výběr inkubátoru s nízkou teplotou je relativně jednoduchý, protože by měl být vybrán k dosažení požadované teploty kultury pod teplotou okolí.

Relativní kontrola vlhkosti biochemických inkubátorů

Vyberte si inkubátor s velkou odpařovací plochou pro vlhkost, protože větší odpařovací oblast usnadňuje dosažení relativní nasycení vlhkosti a doba zotavení vlhkosti po otevření a zavírání dveří je kratší.

Dezinfekce a sterilizační systém biochemických inkubátorů

Systém dezinfekce a sterilizace inkubátoru má obecně následující metody: UV sterilizace, vysokoteplotní sterilizace a sterilizaci HEPA filtrujte vzduch uvnitř inkubátoru. Schopnost UV STERILIZACE je nepřímo úměrná čtverci vzdálenosti mezi UV lampou a cílem a čím dál dál, tím horší je sterilizační schopnost. UV sterilizace má proto svá omezení a nemusí dosáhnout důkladné sterilizace. Sterilizace s vysokou teplotou je rozdělena do dvou typů: sterilizace suchého tepla a vlhká sterilizace tepla. Vlhká sterilizace tepla má vyšší účinnost sterilizace než sterilizace suchého tepla, protože pára má silnou penetrační sílu a je snadné způsobit denaturace nebo koagulaci proteinů. Filtry HEPA mohou filtrovat vzduch uvnitř inkubátoru s účinností filtrace 99,97% pro částice větší než 0,3 μm.

Kapacita biochemických inkubátorů

Pokud je kapacita inkubátoru příliš malá, nemusí to stačit a pokud je příliš velká, může to zabírat příliš mnoho místa. Kapacita biochemických inkubátorů se pohybuje od malých inkubátorů s kapacitou menší než 50 l, vhodné pro laboratoře s malými kulturami, až po velké inkubátory s kapacitou více než 400 l, vhodné pro velké laboratoře. Běžně používaná kapacita inkubátoru je mezi těmito dvěma rozsahy a kapacita by měla být vybrána na základě praktických potřeb. Je také důležité si rezervovat nějaký prostor, aby se zajistilo, že budou splněny budoucí potřeby.

Materiál biochemických inkubátorů

Pro vnitřní komoru mikrobiologických inkubátorů dostupných na trhu jsou obecně dva typy materiálů: železa (galvanizovaný materiál) a nerezová ocel. Železná komory jsou lehčí a pohodlnější pro přepravu, zatímco nerezová ocel je odolnější. V současné době je nejoblíbenějším materiálem pro vnitřní komoru 304 z nerezové oceli, která je odolnější a odolnější a odolnější než tradiční ocelové destičky válcované na studena. Pokud má vnitřní komora zaoblenou rohovou strukturu, je snadné ji čistit a nezanechává žádné mrtvé rohy.

Cenový faktor při nákupu mikrobiologického inkubátoru

Inkubátory s vyššími konfiguracemi, jako je ochrana hesel, automatická nastavení a poplachová zařízení s vysokou teplotou, automatická kalibrační systémy, systémy zobrazení LCD/systémy výstupu dat atd., Jsou vhodnější k použití a mají dobrý výkon, ale díky svým komplexním funkcím jsou dražší. Proto je důležité zvolit inkubátor, který vyhovuje vašemu rozpočtu a hlavní kultivace musí dosáhnout nejlepší hodnoty za peníze.

4

Používání, monitorování a udržování mikrobiologických inkubátorů

Při přepravě, opravě a údržbě inkubátoru by měl být maximální úhel sklonu menší než 45 stupňů. Inkubátor by měl být umístěn do chladné, suché, dobře větrané oblasti, daleko od zdrojů tepla a přímého slunečního světla. Vnější skořepina inkubátoru by měla být spolehlivě uzemněna a ukládána neustále, aby se zabránilo šumu v důsledku vibrací. Vzdálenost mezi inkubátorem a stěnou by měla být větší než 10 cm, na straně inkubátoru by měla být mezera 5 cm a měla by být nejméně 30 cm prostoru nad inkubátorem, aby se zajistilo dobré rozptyl tepla chladicího systému.

Před použitím zařízení opatrně zkontrolujte, zda napájecí napětí odpovídá požadavkům na přístroj. Pokud inkubátor používá tříbodovou zástrčku, měla by být zásuvka správně uzemněna, aby se zajistil spolehlivý kontakt mezi inkubátorovým zemním vodičem a napájecím mletým vodičem. Kultura v inkubátoru by neměla být umístěna příliš pevně, aby se zajistilo jednotné rozdělení teploty. Položky umístěné na každé vrstvě kovové mřížky by neměly být příliš těžké, aby se zabránilo ohýbání nebo rozbití kovové mřížky a poškození kultury.

Nepokládejte předměty, které jsou do inkubátoru příliš horké nebo příliš studené. Při užívání nebo umístění předmětů zavřete dveře inkubátoru, abyste udrželi konstantní teplotu. V krátkém časovém období se často nezapněte nebo nevypíšete inkubátor, abyste se vyhnuli nepřetržitému spuštění kompresoru. Když inkubátor pracuje, vyhněte se často otevírání dveří, aby se udržovala stabilita teploty a zabránilo vstupu prachu a nečistot. Pokud se zařízení nepoužívá, vypněte hlavní spínač napájení a spínač napájení na zadní straně zařízení a odpojte napájecí zástrčku pro dlouhodobé skladování. Když je inkubátor chlazení, teplotní rozdíl mezi vnitřkem a vnějším inkubátorem by neměl překročit 25 ℃.

Během nepřetržitého provozu sledujte, zda inkubátor pracuje normálně každý den, a proveďte roční ověření výkonu na nástroji. Po čištění a dezinfekci inkubátoru vložte dovnitř několik prázdných kultivačních jídel, jiná zakrytá a jiná, aby otestovala, zda kryt ovlivňuje výsledky testu a kolik kontaminace je v odkrytých jídlech.

Při čištění inkubátoru otřete vnitřní stěnu inkubátoru gázou namočenou v alkoholu pro dezinfekci a poté alkohol otřete suchým hadříkem. Pokud se jedná o inkubátor plísní, použijte dezinfekční prostředek, který může eliminovat plísní nebo provádět pravidelnou UV sterilizaci ke snížení kontaminace plísní. Nepoužívejte kyselé/alkalické ani jiné korozivní roztoky k otírání vnějšího povrchu. Během monitorování inkubátoru, pokud je nalezeno abnormální vytápění nebo chlazení, náhlé odstavení nebo jiné anomálie, měly by být prováděny opravy okamžitě a měly by se uchovávat záznamy o údržbě.