Absolutnie nie wiesz: wybór, użycie i utrzymanie inkubatora kultury drobnoustrojów

Inkubator hodowli drobnoustrojów ma kluczowe znaczenie w procesie hodowli drobnoustrojów. Niezależnie od tego, czy jego ilość, jakość, wydajność, dokładność i inne aspekty spełniają wymagania kultury, jest związane z tym, czy laboratorium może działać normalnie. Różne przepisy mają stosunkowo wysokie wymagania dotyczące temperatury hodowli drobnoustrojów, z ogólną dokładnością ± 1 ℃, a niektóre jeszcze wyższe przy ± 0,5 ℃. Jednocześnie podczas zakupu jest łatwe do wystąpienia zanieczyszczenia podczas kultury drobnoustrojów, która wymaga od użytkowników w pełni zrozumienia jakości, wydajności, dokładności i innych aspektów inkubatora, aby wybrać najbardziej odpowiednią.

1

Struktura i rodzaje inkubatorów kultury mikrobiologicznej

Inkubatory kultury mikrobiologicznej są szeroko stosowane w dziedzinach badawczych, takich jak mikrobiologia farmaceutyczna, mikrobiologia żywności, mikrobiologia rolnicza, mikrobiologia medyczna i stały się jednym z powszechnie używanych instrumentów w laboratoriach w tych obszarach. Zasada inkubatora jest symulacja środowiska wzrostu mikroorganizmów wewnątrz żywego organizmu w komorze inkubatora i zapewnienie urządzenia do hodowli mikroorganizmów poza ich naturalnym siedliskiem.

Struktura inkubatorów kultury mikrobiologicznej

Większość nowoczesnych inkubatorów kultury mikrobiologicznej wykonuje się z wysokiej jakości stalowych płyt i ma pionową strukturę pudełka. Wewnętrzne drzwi są zwykle wykonane ze szkła hartowanego, a przegrody ze stali nierdzewnej są umieszczane wewnątrz inkubatora w celu przechowywania próbek hodowli. Party są ruchome i można je dostosować wysokość. Między komorą roboczą a drzwiami szklanymi znajduje się silikonowa uszczelka, a wewnątrz inkubatora znajdują się gorące i zimne powietrze do gładkiego krążenia gazu, a nawet rozkładu temperatury. Inkubator jest wyposażony w niezależny system alarmowy ograniczający temperaturę, który automatycznie przerywa operację, gdy temperatura przekroczy limit ustawiony. Inkubatory hodowli grzybowej ogólnie składają się z systemu chłodzenia, systemu grzewczego, systemu dezynfekcji ultrafioletowej, komory hodowlanej, nawilżacza powietrza, obwodu kontrolnego i panelu operacyjnego. Czujniki temperatury i wilgotności są używane do utrzymania stabilnego środowiska wewnątrz inkubatora.

Klasyfikacja inkubatorów kultury mikrobiologicznej

Inkubatory hodowli mikrobiologicznej można klasyfikować zgodnie z metodą ogrzewania jako oparte na wodach lub powietrze. Inkubatory o wodzie podgrzewaj komorę wewnętrzną, ogrzewając warstwę cieczy otaczającą inkubator. Ta metoda ogrzewania jest wolniejsza, ale może utrzymać stałą temperaturę wewnątrz inkubatora przez dłuższy czas. Inkubatory powietrzne podgrzewają komorę wewnętrzną za pomocą elementu grzewczego w warstwie kurtki powietrznej otaczającej inkubator.

Inkubatory hodowli mikrobiologicznej można klasyfikować zgodnie z metodą kontroli temperatury jako inteligentną kontrolę komputerową (programowalną) i automatyczną stałą regulację temperatury (mechaniczne). Inteligentna kontrola komputerowa jest głównym nurtem metody kontroli temperatury dla inkubatorów. Większość komputerowych inteligentnych systemów sterowania wykorzystuje kontrolery mikrokomputerów PID jako jednostki sterującej, z czujnikami temperatury jako elementów termicznych. Zestaw i zmierzone wartości są wyświetlane cyfrowo, tworząc pełny system sterowania.

Automatyczne stałe regulację temperatury urządzenia kontroli temperatury często używają typu „metalowego paska ”, który wykorzystuje metalowy pasek o większym współczynniku rozszerzalności cieplnej, aby uzyskać spiralny kształt. Jeden koniec metalowego paska jest przymocowany do wewnętrznej ściany inkubatora, a drugi koniec jest wyposażony w ruchomy punkt styku. W normalnej temperaturze dwa punkty styku są zamknięte. Po włączeniu mocy temperatura wewnątrz inkubatora wzrasta, powodując rozszerzenie stałego metalowego paska z powodu ciepła, zmieniając jego krzywiznę i powodując odejście drugiego końca punktu styku, odcinając obwód i zatrzymując ogrzewanie. Gdy temperatura spadnie do określonego poziomu, spiralny metalowy pas powraca do swojego pierwotnego kształtu, dwa punkty styku się stykają, a obwód jest włączony, rozpoczynając ponownie ogrzewanie. W ten sposób obwód jest włączony i wyłączany, aby utrzymać stałą temperaturę wewnątrz inkubatora.

Według środowiska hodowli  inkubatory hodowli mikrobiologicznej można klasyfikować jako standardowe inkubatory, inkubatory dwutlenku węgla, hipoksyczne inkubatory i inkubatory beztlenowe

Według docelowych inkubatorów kultury mikrobiologicznej można zaklasyfikować jako inkubatory hodowli grzybowej, inkubatory stałej temperatury, stałą temperaturę i inkubatory wilgotności oraz inkubatory hodowli lekkiej.

Zgodnie z poziomem automatyzacji temperatury   inkubatorów hodowli mikrobiologicznej można zaklasyfikować jako w pełni automatyczne inkubatory akwizycji temperatury, półautomatyczne inkubatory akwizycji temperatury i ręczne inkubatory akwizycji temperatury.

2

Czynniki zanieczyszczenia w kulturze biologicznej

W ind prędkość i kierunek wiatru

Zasadniczo inkubatory hodowli mikrobiologicznej są wyposażone w kanały powietrzne i systemy krążenia wewnątrz komory. Odpowiednia prędkość wiatru i kierunek wiatru są korzystne dla jednolitości temperatury inkubatora i normalnego wzrostu mikroorganizmów. Jednak gdy prędkość wiatru jest zbyt wysoka, może spowodować wysuszenie pożywki hodowlanej i prowadzić do niedokładnych rezultatów. Ponadto, zgodnie z wymaganiami farmakopei, potrawy hodowlane należy odwrócić podczas inkubacji. Po wielu pustych walidacjach naczynia hodowlanego stwierdzono, że przy takiej samej prędkości wiatru, jeśli kierunek przepływu powietrza w inkubatorze jest przeciwny do kierunku okładki hodowlanej, pyłu i innych zanieczyszczeń w powietrzu, może łatwo zanieczyszczać kultury drobnoustrojów. Dlatego najlepiej jest, aby kierunek przepływu powietrza w inkubatorze był spójny z kierunkiem pokrywki szalowej podczas eksploatacji.

Szczelność lub szczelność potrawy kulturowej

Potrawy hodowlane składają się z płaskiego okrągłego dna i pokrywy, a także wykonane głównie z plastiku i szkła. Potrawy hodowlane stosowane w laboratoriach mikrobiologicznych zwykle mają średnicę 90 mm i są uszczelnione osłoną. Między dnem a osłoną płaskiego naczynia jest pewna przestrzeń, a oba nie są całkowicie szczelne. Ten projekt może spełniać wymagania tlenu w mikroorganizmach aerobowych, ale także zwiększa możliwość zanieczyszczenia.

Zwłaszcza potrawy hodowlane od różnych producentów mają różne szczeliny między dnem i osłoną ze względu na różne procesy formowania i parametry. Poprzez eksperymentalną weryfikację, w tych samych warunkach hodowli, potrawy hodowlane z większymi lukami mają większe prawdopodobieństwo i stopień zanieczyszczenia w porównaniu z tymi z mniejszymi szczelinami. Ponadto różnica w rozmiarze szczeliny między dnem i pokryciem płaskiego naczynia może również powodować niespójności w poziomie odparowania wilgoci z pożywki hodowlanej w szalce hodowlanej, co prowadzi do niespójnych wyników kultury.

Wilgotność wewnątrz inkubatora kultury

Wilgoć jest jednym z głównych warunków przeżycia i reprodukcji mikroorganizmów. Komórki drobnoustrojów zawierają 70% do 85% wody i muszą żyć w wilgotnym środowisku. Wpływ wilgotności na wzrost drobnoustrojów polega na jego wpływie na aktywność wody (AW) wewnątrz komórek mikrobiologicznych, wpływając w ten sposób na metabolizm i wzrost. Wzrost drobnoustrojów ma optymalną AW, a gdy AW maleje, wzrost drobnoustrojów spowalnia i zatrzymuje się na pewnym poziomie. Minimalna AW podczas rozwoju drobnoustrojów jest różna, a optymalna wilgotność wzrostu i reprodukcji różnych grzybów i mikroorganizmów różni się nieznacznie w zależności od rodzaju.

Ogólnie rzecz biorąc, bakterie są najbardziej wrażliwe, a następnie drożdże i pleśń. Oznacza to, że AW wymagane do wzrostu bakteryjnego jest wyższe niż wymagane dla drożdży, a AW wymagane do wzrostu drożdży jest wyższe niż wymagane dla pleśni. Ogólnie rzecz biorąc, bakterie nie mogą rosnąć, gdy AW <0,90, większość drożdży jest hamowana, gdy AW <0,87, a większość pleśni nie może rosnąć, gdy AW <0,80. Zmniejszenie wilgotności obniży AW i spowolni tempo wzrostu mikroorganizmów.

Nadmiernie wysoka lub niska wilgotność w inkubatorze hodowli może powodować nierównowagę wilgotności między pożywką hodowlaną a inkubatorem. Na przykład, jeśli wilgotność w inkubatorze jest zbyt wysoka, krople wody mogą tworzyć się na szalce hodowlanej, kapać na pożywce hodowlanej i promować wzrost bakterii, wpływając na wyniki eksperymentalne. Jeśli wilgotność w inkubatorze jest zbyt niska, może wystąpić utrata wilgoci z pożywki hodowlanej, wpływając na wzrost bakterii na pożywce hodowlanej. Dlatego odpowiednia temperatura i wilgotność są korzystne dla wzrostu bakterii, pleśni i drożdży.

Źródła wilgotności wewnątrz inkubatora kultury to: 

1) utrata wilgoci z pożywki hodowlanej;

2) regulacja wilgotności przez ręczny lub automatyczny system sterowania inkubatora kultury;

3) Środowisko, w którym umieszcza się inkubator kultury, który jest zwykle czystym, suchym i dobrze wentylowanym środowiskiem naturalnym.

Rozlanie materiału kultury

Rozlanie materiału hodowlanego odnosi się do przypadkowego oddzielenia substancji cieczy lub stałych zawierających biologiczne materiały niebezpieczne z materiału opakowaniowego. Po rozlaniu biologicznego zagrożenia w inkubatorze hodowli i mikroorganizmie rośnie i rozmnażanie się, inkubator należy natychmiast wyczyścić. Skuteczne środki dezynfekujące powinny być stosowane do dezynfekcji wewnętrznych ścian inkubatora i wszystkich materiałów, które mają kontakt z rozlanym materiałem lub powinny być sterylizowane pod wysokim ciśnieniem.

Jeśli rozlanie hodowli zawierającej pleśń lub innych bakterii patogennych nie jest rozwiązane natychmiast, a następnie jest stosowane do hodowli innych mikroorganizmów, resztkowa pleśń lub bakterie patogenne mogą zanieczyszczyć inkubator, co prowadzi do zanieczyszczenia krzyżowego i wpływającego na dokładność wyników eksperymentalnych. Dlatego należy unikać rozlania materiału hodowlanego w jak największym stopniu w codziennych eksperymentach. Jeśli wystąpi rozlanie, inkubator powinien zostać oczyszczony i zdezynfekowany natychmiast przez wykwalifikowaną osobę.

Jeśli rozlany materiał zawiera potłuczone szkło, nie należy go usunąć ani odrzucić bezpośrednio ręcznie. Zamiast tego należy go obsługiwać za pomocą twardej kartonu i kleszczy, umieszczonego w trwałym pojemniku na odpady, a powierzchnie instrumentów i sprzętu należy wytrzeć dwukrotnie 75% etanolem przez 3 minuty. Wreszcie narzędzia do czyszczenia powinny zostać zdezynfekowane.

Zanieczyszczenie środowiska

Inkubator kultury powinien być umieszczony w czystym, suchym i dobrze wentylowanym środowisku naturalnym. Jeśli czystość powietrza w środowisku jest słaba, łatwo jest hodować bakterie, grzyby i wirusy, zanieczyszczając pożywkę hodowlaną przez szczelinę między dnem a osłoną szalki Petriego i wpływając na dokładność wyników kultury.

3

Selekcja i zarządzanie inkubatorami biochemicznymi

Podczas wybierania biochemicznego inkubatora pierwszym wymogiem jest to, że musi mieć precyzyjną kontrolę nad temperaturą i wilgotnością. Po drugie, powinien być w stanie skutecznie zapobiec zanieczyszczeniu drobnoustrojami w inkubatorze i najlepiej być w stanie regularnie wyeliminować zanieczyszczenie. Istnieje wiele rodzajów inkubatorów biochemicznych, a przy wyborze jednego ważne jest rozważenie następujących czynników opartych na praktycznych potrzebach i warunkach laboratoryjnych.

Metoda ogrzewania inkubatorów biochemicznych

Zaletą ogrzewania kurtki wodnej jest to, że w przypadku awarii zasilania system może utrzymać dokładność i stabilność temperatury w inkubatorze przez dłuższy czas. Czas utrzymywania stałej temperatury jest 3-4 razy większy niż w systemie kurtki powietrznej. Jest to korzystne dla eksperymentów w niestabilnym środowisku, które wymagają stabilnych warunków przez długi czas. Ogrzewanie kurtki wodnej wymaga dodawania, opróżniania i czyszczenia wody, a działanie zbiornika wodnego musi być regularnie monitorowane. Ogrzewanie kurtki powietrznej ma tę zaletę, że szybciej ogrzewa się i odzyskuje temperaturę szybciej niż inkubator kurtki wodnej, co jest korzystne dla hodowli krótkoterminowej oraz częstego otwierania i zamykania drzwi inkubatora.

System kontroli temperatury i jednolitość biochemicznych inkubatorów

Dokładny i niezawodny system kontroli temperatury jest istotną częścią inkubatora. Powinien mieć trzy niezależne funkcje kontroli temperatury w inkubatorze do kontroli temperatury, kontroli alarmu nad temperaturą i monitorowanie temperatury środowiska. Parametry układu kontroli temperatury obejmują fluktuację temperatury, rozdzielczość temperatury i jednorodność temperatury. Jednomierność temperatury inkubatora jest związana z krążeniem przepływu powietrza w inkubatorze, a inkubator wyposażony w kanały wentylatora i powietrza w obudowie należy wybrać.

Kontrola zakresu temperatur biochemicznych inkubatorów

Wybierz produkt o odpowiednim zakresie temperatur w oparciu o pożądaną temperaturę eksperymentalną. Zakres kontroli temperatury inkubatora biochemicznego może wynosić: temperatura pokojowa od 5 ℃ do 60 ℃, 0 ℃ do 60 ℃, 4 ℃ do 60 ℃ lub 5 ℃ do 50 ℃. Inkubatory o stałej temperaturze są podzielone na dwa typy: jeden z inkubatorem o niskiej temperaturze, który utrzymuje temperaturę między 0 ℃ a 35 ℃, i obejmuje układ chłodniczy i system grzewczy, co czyni go droższym. Zasadniczo temperatura tego rodzaju inkubatora jest ustawiona na stałą między 0 ℃ a 50 ℃. 

Drugim typem jest inkubator temperatury pokojowej, który utrzymuje temperaturę powyżej temperatury pokojowej. Temperatura tego rodzaju inkubatora jest ogólnie ustawiona tak, aby była stała między temperaturą pokojową a 65 ℃. Wybór inkubatora o niskiej temperaturze jest stosunkowo prosty, ponieważ należy go wybrać w celu osiągnięcia pożądanej temperatury hodowli poniżej temperatury otoczenia.

Względna kontrola wilgotności biochemicznych inkubatorów

Wybierz inkubator z dużym obszarem parowania dla wilgotności, ponieważ większy obszar parowania ułatwia osiągnięcie względnej nasycenia wilgotności, a czas regeneracji wilgotności po otwarciu i zamknięciu drzwi jest krótszy.

Układ dezynfekcji i sterylizacji biochemicznych inkubatorów

Układ dezynfekcji i sterylizacji inkubatora ma ogólnie następujące metody: sterylizacja UV, sterylizacja wysokotemperaturowa i sterylizacja filtra HEPA powietrza wewnątrz inkubatora. Zdolność sterylizacji UV jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między lampą UV a celem, a im dalej, tym gorsza zdolność sterylizacji. Dlatego sterylizacja UV ma swoje ograniczenia i może nie osiągnąć dokładnej sterylizacji. Sterylizacja w wysokiej temperaturze jest podzielona na dwa typy: sterylizacja ciepła suchego i wilgotna sterylizacja ciepła. W wilgotna sterylizacja cieplna ma wyższą wydajność sterylizacji niż sterylizacja suchego ciepła, ponieważ para ma silną moc penetracyjną i łatwo jest powodować denaturacja lub krzepnięcie białek. Filtry HEPA mogą filtrować powietrze wewnątrz inkubatora, z wydajnością filtracji 99,97% dla cząstek większych niż 0,3 μm.

Pojemność biochemicznych inkubatorów

Jeśli pojemność inkubatora jest zbyt mała, może to nie wystarczyć, a jeśli jest zbyt duży, może zająć zbyt dużo miejsca. Pojemność biochemicznych inkubatorów waha się od małych inkubatorów o pojemności mniejszej niż 50L, odpowiednie dla laboratoriów z małymi kulturami, do dużych inkubatorów o pojemności ponad 400L, odpowiednie dla dużych laboratoriów. Powszechnie stosowana pojemność inkubatora wynosi między tymi dwoma zakresami, a pojemność należy wybrać na podstawie praktycznych potrzeb. Ważne jest również, aby zarezerwować przestrzeń, aby zapewnić, że przyszłe potrzeby można zaspokoić.

Materiał biochemicznych inkubatorów

Zasadniczo istnieją dwa rodzaje materiałów używanych do wewnętrznej komory inkubatorów mikrobiologicznych dostępnych na rynku: żelazo (materiał ocynkowany) i stal nierdzewna. Komory żelazne są lżejsze i wygodniejsze w transporcie, a stal nierdzewna jest bardziej trwała. Obecnie najpopularniejszym materiałem do komory wewnętrznej jest 304 stal nierdzewna, która jest bardziej odporna na korozję i trwałe niż tradycyjne stalowe płyty stalowe. Jeśli wewnętrzna komora ma zaokrągloną konstrukcję narożną, jest łatwa do czyszczenia i nie pozostawia martwych zakrętów.

Współczynnik cen przy zakupie mikrobiologicznego inkubatora

Inkubatory z wyższymi konfiguracjami, takimi jak ochrona haseł, automatyczna regulacja i urządzenia alarmowe w wysokiej temperaturze, automatyczne systemy kalibracji, systemy wyświetlania LCD/systemy wyjściowe danych itp. Są wygodniejsze w użyciu i mają dobrą wydajność, ale są droższe ze względu na ich kompleksowe funkcje. Dlatego ważne jest, aby wybrać inkubator, który pasuje do twojego budżetu i głównej uprawy, aby osiągnąć najlepszy stosunek jakości do ceny.

4

Użycie, monitorowanie i utrzymanie inkubatorów mikrobiologicznych

Podczas transportu, naprawy i utrzymywania inkubatora maksymalny kąt nachylenia powinien wynosić mniej niż 45 stopni. Inkubator powinien być umieszczony w chłodnym, suchym, dobrze wentylowanym obszarze, z dala od źródeł ciepła i bezpośredniego światła słonecznego. Zewnętrzna skorupa inkubatora powinna być niezawodnie uziemiona i umieszczana stale, aby zapobiec hałasowi z powodu wibracji. Odległość między inkubatorem a ścianą powinna być większa niż 10 cm, powinna istnieć luka 5 cm z boku inkubatora, a nad inkubatorem powinno znajdować się co najmniej 30 cm miejsca, aby zapewnić dobre rozpraszanie ciepła układu chłodnictwa.

Przed użyciem sprzętu uważnie sprawdź, czy napięcie zasilania odpowiada wymaganiom instrumentu. Jeśli inkubator użyje trójściwej wtyczki, gniazdo powinno być odpowiednio uziemione, aby zapewnić niezawodny kontakt między drutem uziemienia inkubatora a drutem zasilającym. Kultury w inkubatorze nie powinna być zbyt mocno umieszczona, aby zapewnić jednolity rozkład temperatury. Pozycje umieszczone na każdej warstwie metalowej siatki nie powinny być zbyt ciężkie, aby uniknąć zginania lub złamania metalowej siatki i uszkodzenia kultury.

Nie umieszczaj przedmiotów, które są zbyt gorące lub zbyt zimne w inkubatorze. Podczas przyjmowania lub umieszczania przedmiotów zamknij drzwi inkubatora, aby utrzymać stałą temperaturę. Nie włącz się ani nie wyłącz inkubatora często w krótkim czasie, aby uniknąć ciągłego rozruchu sprężarki. Gdy inkubator działa, unikaj często otwierania drzwi, aby utrzymać stabilność temperatury i zapobiec wejściu pyłu i brudu. Gdy urządzenie nie jest używane, wyłącz główny przełącznik zasilania i przełącznik zasilania z tyłu urządzenia i odłącz wtyczkę zasilania do długoterminowego przechowywania. Gdy inkubator chłodzi, różnica temperatur między wnętrzem i zewnętrznym inkubatorem nie powinna przekraczać 25 ℃.

Podczas ciągłej obsługi zauważ, czy inkubator działa normalnie codziennie, i wykonuje coroczną walidację wydajności na instrumencie. Po oczyszczeniu i dezynfekcji inkubatora umieść kilka pustych potraw hodowlanych w środku, niektóre pokryte i niektóre odkryte, aby sprawdzić, czy pokrycie wpływa na wyniki testu i ile zanieczyszczenia jest w odkrytych naczyniach.

Podczas czyszczenia inkubatora wytrzyj wewnętrzną ścianę inkubatora z gazą nasączoną alkoholem w celu dezynfekcji, a następnie zetrzyj alkohol suchą szmatką. Jeśli jest to inkubator pleśni, użyj środka dezynfekującego, który może wyeliminować pleśń lub wykonywać regularną sterylizację UV, aby zmniejszyć zanieczyszczenie formy. Nie używaj kwaśnych/alkalicznych ani innych korozyjnych roztworów, aby wytrzeć zewnętrzną powierzchnię. Podczas monitorowania inkubatora, jeżeli nieprawidłowe ogrzewanie lub chłodzenie, nagłe wyłączenie lub inne anomalie, należy przeprowadzić naprawę i należy przechowywać rekordy konserwacji.