Uma incubadora de cultura microbiana é crucial no processo de cultura microbiana. Se sua quantidade, qualidade, desempenho, precisão e outros aspectos atendem aos requisitos da cultura está relacionado ao fato de o laboratório poder operar normalmente. Vários regulamentos têm requisitos relativamente elevados para a temperatura da cultura microbiana, com uma precisão geral de ±1℃, e alguns ainda mais elevados a ±0,5℃. Ao mesmo tempo, é fácil ocorrer contaminação durante a cultura microbiana, o que exige que os usuários compreendam totalmente a qualidade, desempenho, precisão e outros aspectos da incubadora no momento da compra, para escolher a mais adequada.
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Estrutura e Tipos de Incubadoras de Cultura Microbiológica
As incubadoras de cultura microbiológica são amplamente utilizadas em áreas de pesquisa como microbiologia farmacêutica, microbiologia alimentar, microbiologia agrícola, microbiologia médica e se tornaram um dos instrumentos comumente utilizados em laboratórios nessas áreas. O princípio da incubadora é simular o ambiente de crescimento de microrganismos dentro de um organismo vivo dentro da câmara da incubadora e fornecer um dispositivo para cultivar microrganismos fora do seu habitat natural.
Estrutura das Incubadoras de Culturas Microbiológicas
A maioria das incubadoras de cultura microbiológica modernas são feitas de placas de aço de alta qualidade e possuem uma estrutura de caixa vertical. A porta interna geralmente é feita de vidro temperado e divisórias de aço inoxidável são colocadas dentro da incubadora para conter as amostras de cultura. As divisórias são móveis e podem ser ajustadas em altura. Há uma vedação de borracha de silicone entre a câmara de trabalho e a porta de vidro, e há dutos de ar quente e frio dentro da incubadora para uma circulação suave de gases e distribuição uniforme de temperatura. A incubadora está equipada com um sistema de alarme independente de limitação de temperatura, que interromperá automaticamente o funcionamento quando a temperatura ultrapassar o limite definido. As incubadoras de cultura de fungos geralmente consistem em sistema de refrigeração, sistema de aquecimento, sistema de desinfecção ultravioleta, câmara de cultura, umidificador de ar, circuito de controle e painel operacional. Sensores de temperatura e umidade são usados para manter um ambiente estável dentro da incubadora.
Classificação das Incubadoras de Culturas Microbiológicas
As incubadoras de cultura microbiológica podem ser classificadas de acordo com o método de aquecimento em camisas de água ou camisas de ar. As incubadoras com camisa de água aquecem a câmara interna aquecendo a camada líquida que envolve a incubadora. Este método de aquecimento é mais lento, mas pode manter uma temperatura constante dentro da incubadora por um longo período de tempo. As incubadoras com camisa de ar aquecem a câmara interna usando um elemento de aquecimento na camada de camisa de ar que envolve a incubadora.
As incubadoras de cultura microbiológica podem ser classificadas de acordo com o método de controle de temperatura como controle inteligente por computador (programável) e ajuste automático de temperatura constante (mecânico). O controle inteligente por computador é o principal método de controle de temperatura para incubadoras. A maioria dos sistemas de controle inteligente de computador usa controladores PID de microcomputador como unidade de controle, com sensores de temperatura como elementos térmicos. Os valores ajustados e medidos são exibidos digitalmente, formando um sistema de controle completo.
Os dispositivos de controle de temperatura com ajuste automático de temperatura constante geralmente usam um tipo de 'tira de metal', que usa uma tira de metal com um coeficiente de expansão térmica maior para formar uma espiral. Uma extremidade da tira metálica é fixada na parede interna da incubadora e a outra extremidade é equipada com um ponto de contato móvel. À temperatura normal, os dois pontos de contato estão fechados. Depois que a energia é ligada, a temperatura no interior da incubadora aumenta, fazendo com que a tira metálica fixa se expanda devido ao calor, alterando sua curvatura e fazendo com que a outra extremidade do ponto de contato se afaste, cortando o circuito e interrompendo o aquecimento. Quando a temperatura cai para um determinado nível, a tira de metal em espiral retorna ao seu formato original, os dois pontos de contato entram em contato e o circuito é ligado, reiniciando o aquecimento. Desta forma, o circuito é ligado e desligado para manter a temperatura constante no interior da incubadora.
De acordo com o ambiente de cultura, as incubadoras de cultura microbiológica podem ser classificadas como incubadoras padrão, incubadoras de dióxido de carbono, incubadoras hipóxicas e incubadoras anaeróbicas.
De acordo com o organismo alvo, as incubadoras de cultura microbiológica podem ser classificadas como incubadoras de cultura fúngica, incubadoras de temperatura constante, incubadoras de temperatura e umidade constantes e incubadoras de cultura leve.
De acordo com o nível de automação de temperatura, as incubadoras de cultura microbiológica podem ser classificadas como incubadoras de aquisição de temperatura totalmente automáticas, incubadoras de aquisição de temperatura semiautomáticas e incubadoras de aquisição de temperatura manual.
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Fatores de Contaminação na Cultura Biológica
Velocidade e direção do vento
Geralmente, as incubadoras de cultura microbiológica são equipadas com dutos de ar e sistemas de circulação dentro da câmara. A velocidade e a direção adequadas do vento são benéficas para a uniformidade da temperatura da incubadora e para o crescimento normal de microrganismos. No entanto, quando a velocidade do vento é muito alta, pode causar a secagem do meio de cultura e levar a resultados imprecisos. Além disso, de acordo com os requisitos da farmacopeia, as placas de cultura devem ser invertidas durante a incubação. Após múltiplas validações de placas de cultura em branco, descobriu-se que, com a mesma velocidade do vento, se a direção do fluxo de ar na incubadora for oposta à direção da tampa da placa de cultura, a poeira e outros contaminantes no ar podem facilmente poluir as culturas microbianas. Portanto, é melhor que a direção do fluxo de ar na incubadora seja consistente com a direção da tampa da placa de cultura durante a operação.
Estanqueidade ou estanqueidade do prato de cultura
Os pratos de cultura são compostos por um fundo plano circular e uma tampa, e são feitos principalmente de plástico e vidro. As placas de cultura utilizadas em laboratórios microbiológicos costumam ter diâmetro de 90 mm e são lacradas com tampa. Existe um certo espaço entre o fundo e a tampa do prato raso, e os dois não são totalmente herméticos. Este projeto pode atender às necessidades de oxigênio dos microrganismos aeróbios, mas também aumenta a possibilidade de contaminação.
Especialmente, os pratos de cultura de diferentes fabricantes têm diferentes lacunas entre o fundo e a tampa devido a diferentes processos e parâmetros de moldagem. Através da verificação experimental, nas mesmas condições de cultura, as placas de cultura com lacunas maiores apresentam maior probabilidade e grau de contaminação em comparação com aquelas com lacunas menores. Além disso, a diferença no tamanho da lacuna entre o fundo e a tampa da placa plana também pode causar inconsistências no nível de evaporação da umidade do meio de cultura na placa de cultura, levando a resultados de cultura inconsistentes.
Umidade dentro da incubadora de cultura
A umidade é uma das principais condições para a sobrevivência e reprodução dos microrganismos. As células microbianas contêm 70% a 85% de água e devem viver num ambiente húmido. O efeito da umidade no crescimento microbiano ocorre através do seu efeito na atividade da água (AW) dentro das células microbianas, afetando assim o metabolismo e o crescimento. O crescimento microbiano tem uma AW ótima e, quando a AW diminui, o crescimento microbiano desacelera e para em um determinado nível. A AW mínima durante o desenvolvimento microbiano varia, e a umidade ideal para o crescimento e reprodução de vários fungos e microrganismos varia ligeiramente dependendo do gênero.
De um modo geral, as bactérias são as mais sensíveis, seguidas pelas leveduras e pelos bolores. Isto significa que o AW necessário para o crescimento bacteriano é maior do que o necessário para a levedura, e o AW necessário para o crescimento da levedura é maior do que o necessário para o bolor. Em geral, as bactérias não podem crescer quando AW<0,90, a maioria das leveduras é inibida quando AW<0,87, e a maioria dos fungos não pode crescer quando AW<0,80. A redução da umidade diminuirá o AW e diminuirá a taxa de crescimento de microorganismos.
A umidade excessivamente alta ou baixa na incubadora de cultura pode causar um desequilíbrio de umidade entre o meio de cultura e a incubadora. Por exemplo, se a umidade na incubadora for muito alta, podem formar-se gotas de água na placa de cultura, pingar no meio de cultura e promover o crescimento de bactérias, afetando os resultados experimentais. Se a umidade na incubadora for muito baixa, pode ocorrer perda de umidade do meio de cultura, afetando o crescimento de bactérias no meio de cultura. Portanto, temperatura e umidade adequadas são benéficas para o crescimento de bactérias, mofo e leveduras.
As fontes de umidade dentro da incubadora de cultura são:
1) perda de umidade do meio de cultura;
2) a regulação da umidade pelo sistema de controle manual ou automático da incubadora de cultura;
3) o ambiente onde está instalada a incubadora de cultura, que geralmente é um ambiente natural limpo, seco e bem ventilado.
Derramamento do Material de Cultura
O derramamento do material de cultura refere-se à separação acidental de substâncias líquidas ou sólidas contendo materiais biológicos perigosos do material de embalagem. Assim que um perigo biológico for derramado na incubadora de cultura e os microrganismos crescerem e se reproduzirem, a incubadora deve ser limpa imediatamente. Devem ser utilizados desinfetantes eficazes para desinfetar as paredes internas da incubadora e todos os materiais que entrem em contato com o material derramado, ou devem ser esterilizados sob alta pressão.
Se um derramamento de uma cultura contendo mofo ou outras bactérias patogênicas não for tratado prontamente e for posteriormente usado para cultivar outros microrganismos, o mofo residual ou bactérias patogênicas podem contaminar a incubadora, levando à contaminação cruzada e afetando a precisão dos resultados experimentais. Portanto, o derramamento de material de cultura deve ser evitado tanto quanto possível em experimentos diários. Se ocorrer derramamento, a incubadora deve ser limpa e desinfetada imediatamente por uma pessoa qualificada.
Se o material derramado contiver vidros quebrados, não deve ser removido ou descartado diretamente com as mãos. Em vez disso, deve ser manuseado com papelão duro e pinça, colocado em um recipiente de lixo durável, e as superfícies do instrumento e do equipamento devem ser limpas duas vezes com etanol 75% por 3 minutos. Finalmente, as ferramentas de limpeza devem ser desinfetadas.
Contaminação Ambiental
A incubadora de cultura deve ser colocada em ambiente natural limpo, seco e bem ventilado. Se a limpeza do ar no ambiente for deficiente, é fácil criar bactérias, fungos e vírus, contaminando o meio de cultura através do espaço entre o fundo e a tampa da placa de Petri e afetando a precisão dos resultados da cultura.
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Seleção e Gestão de Incubadoras Bioquímicas
Ao selecionar uma incubadora bioquímica, o primeiro requisito é que ela tenha controle preciso de temperatura e umidade. Em segundo lugar, deve ser capaz de prevenir eficazmente a contaminação microbiana dentro da incubadora e, idealmente, ser capaz de eliminar regularmente a contaminação. Existem muitos tipos de incubadoras bioquímicas e, ao selecionar uma, é importante considerar os seguintes fatores com base nas necessidades práticas e nas condições laboratoriais.
Método de aquecimento de incubadoras bioquímicas
A vantagem do aquecimento da camisa de água é que, quando há falta de energia, o sistema pode manter a precisão e a estabilidade da temperatura dentro da incubadora por um longo período de tempo. O tempo que mantém uma temperatura constante é 3-4 vezes maior que o de um sistema de camisa de ar. Isto é benéfico para experimentos em ambientes instáveis que requerem condições estáveis durante um longo período de tempo. O aquecimento da camisa de água exige que a água seja adicionada, esvaziada e limpa, e o funcionamento do tanque de água precisa ser monitorado regularmente. O aquecimento com camisa de ar tem a vantagem de aquecer rapidamente e recuperar a temperatura mais rapidamente do que uma incubadora com camisa de água, o que é benéfico para cultura de curto prazo e abertura e fechamento frequentes da porta da incubadora.
Sistema de Controle de Temperatura e Uniformidade de Incubadoras Bioquímicas
Um sistema de controle de temperatura preciso e confiável é uma parte essencial de uma incubadora. Deve ter três funções independentes de controle de temperatura dentro da incubadora para controle de temperatura, controle de alarme de temperatura excessiva e monitoramento de temperatura ambiental. Os parâmetros do sistema de controle de temperatura incluem flutuação de temperatura, resolução de temperatura e uniformidade de temperatura. A uniformidade da temperatura da incubadora está relacionada à circulação do fluxo de ar dentro da incubadora, devendo ser selecionada uma incubadora equipada com ventilador e dutos de ar dentro do recinto.
Controle da faixa de temperatura de incubadoras bioquímicas
Selecione um produto com uma faixa de temperatura adequada com base na temperatura experimental desejada. A faixa de controle de temperatura de uma incubadora bioquímica pode ser: temperatura ambiente de 5°C a 60°C, 0°C a 60°C, 4°C a 60°C ou 5°C a 50°C. As incubadoras de temperatura constante são divididas em dois tipos: uma com incubadora de baixa temperatura, que mantém a temperatura entre 0°C e 35°C, e inclui sistema de refrigeração e sistema de aquecimento, o que a torna mais cara. Geralmente, a temperatura deste tipo de incubadora é definida para ser constante entre 0°C e 50°C.
O outro tipo é uma incubadora à temperatura ambiente, que mantém a temperatura acima da temperatura ambiente. A temperatura deste tipo de incubadora é geralmente definida para ser constante entre a temperatura ambiente e 65°C. A escolha de uma incubadora de baixa temperatura é relativamente simples, pois deve ser selecionada para atingir a temperatura de cultura desejada abaixo da temperatura ambiente.
Controle de Umidade Relativa de Incubadoras Bioquímicas
Escolha uma incubadora com grande área de evaporação de umidade, pois uma área de evaporação maior facilita o alcance da saturação de umidade relativa e o tempo de recuperação de umidade após abrir e fechar a porta é menor.
Sistema de Desinfecção e Esterilização de Incubadoras Bioquímicas
O sistema de desinfecção e esterilização de uma incubadora geralmente possui os seguintes métodos: esterilização UV, esterilização em alta temperatura e esterilização por filtro HEPA do ar dentro da incubadora. A capacidade de esterilização UV é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre a lâmpada UV e o alvo, e quanto mais longe, pior é a capacidade de esterilização. Portanto, a esterilização UV tem suas limitações e pode não atingir uma esterilização completa. A esterilização em alta temperatura é dividida em dois tipos: esterilização por calor seco e esterilização por calor úmido. A esterilização por calor úmido tem uma eficiência de esterilização maior do que a esterilização por calor seco porque o vapor tem um forte poder de penetração e é fácil de causar desnaturação ou coagulação de proteínas. Os filtros HEPA podem filtrar o ar dentro da incubadora, com uma eficiência de filtração de 99,97% para partículas maiores que 0,3 μm.
Capacidade das Incubadoras Bioquímicas
Se a capacidade da incubadora for muito pequena, pode não ser suficiente e, se for muito grande, pode ocupar muito espaço. A capacidade das incubadoras bioquímicas varia desde pequenas incubadoras com capacidade inferior a 50L, adequadas para laboratórios com pequenas culturas, até grandes incubadoras com capacidade superior a 400L, adequadas para grandes laboratórios. A capacidade da incubadora comumente usada está entre essas duas faixas, e a capacidade deve ser selecionada com base nas necessidades práticas. Também é importante reservar algum espaço para garantir que as necessidades futuras possam ser atendidas.
Material de Incubadoras Bioquímicas
Geralmente existem dois tipos de materiais utilizados para a câmara interna das incubadoras microbiológicas disponíveis no mercado: ferro (material galvanizado) e aço inoxidável. As câmaras de ferro são mais leves e convenientes para transporte, enquanto o aço inoxidável é mais durável. Atualmente, o material mais popular para a câmara interna é o aço inoxidável 304, que é mais resistente à corrosão e durável do que as tradicionais placas de aço laminadas a frio. Se a câmara interna tiver uma estrutura de cantos arredondados, é fácil de limpar e não deixa cantos mortos.
Fator de preço na compra de uma incubadora microbiológica
Incubadoras com configurações mais altas, como proteção por senha, ajuste automático de alta temperatura e dispositivos de alarme, sistemas de calibração automática, sistemas de display LCD/sistemas de saída de dados, etc. são mais convenientes de usar e têm bom desempenho, mas são mais caras devido às suas funções abrangentes. Por isso, é importante escolher uma incubadora que caiba no seu orçamento e principais necessidades de cultivo para conseguir o melhor custo-benefício.
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O uso, monitoramento e manutenção de incubadoras microbiológicas
Ao transportar, reparar e manter a incubadora, o ângulo máximo de inclinação deve ser inferior a 45 graus. A incubadora deve ser colocada em local fresco, seco e bem ventilado, longe de fontes de calor e da luz solar direta. O invólucro externo da incubadora deve ser aterrado de forma confiável e colocado de forma constante para evitar ruídos devido à vibração. A distância entre a incubadora e a parede deve ser superior a 10 cm, deve haver um vão de 5 cm na lateral da incubadora e deve haver pelo menos 30 cm de espaço acima da incubadora para garantir uma boa dissipação de calor do sistema de refrigeração.
Antes de usar o equipamento, verifique cuidadosamente se a tensão da fonte de alimentação corresponde aos requisitos do instrumento. Se a incubadora usar um plugue de três pinos, o soquete deverá ser devidamente aterrado para garantir um contato confiável entre o fio terra da incubadora e o fio terra da fonte de alimentação. A cultura na incubadora não deve ser colocada muito apertada para garantir uma distribuição uniforme da temperatura. Os itens colocados em cada camada da grade metálica não devem ser muito pesados para evitar entortar ou quebrar a grade metálica e danificar a cultura.
Não coloque itens muito quentes ou muito frios na incubadora. Ao retirar ou colocar itens, feche a porta da incubadora para manter a temperatura constante. Não ligue ou desligue a incubadora com frequência em um curto período de tempo para evitar a partida contínua do compressor. Quando a incubadora estiver funcionando, evite abrir a porta com frequência para manter a estabilidade da temperatura e evitar a entrada de poeira e sujeira. Quando o dispositivo não estiver em uso, desligue o botão liga/desliga principal e o botão liga/desliga na parte traseira do dispositivo e desconecte o plugue de alimentação para armazenamento por longo prazo. Quando a incubadora está esfriando, a diferença de temperatura entre o interior e o exterior da incubadora não deve exceder 25°C.
Durante a operação contínua, observe se a incubadora está operando normalmente todos os dias e realize uma validação anual de desempenho no instrumento. Depois de limpar e desinfetar a incubadora, coloque vários pratos de cultura em branco no seu interior, alguns cobertos e outros descobertos, para testar se a tampa afeta os resultados do teste e quanta contaminação existe nos pratos descobertos.
Ao limpar a incubadora, limpe a parede interna da incubadora com gaze embebida em álcool para desinfecção e, em seguida, limpe o álcool com um pano seco. Se for uma incubadora de mofo, use um desinfetante que possa eliminar o mofo ou realize esterilização UV regular para reduzir a contaminação por mofo. Não use soluções ácidas/alcalinas ou outras soluções corrosivas para limpar a superfície externa. Durante o monitoramento da incubadora, se for encontrado aquecimento ou resfriamento anormal, desligamento repentino ou outras anomalias, o reparo deverá ser realizado imediatamente e os registros de manutenção deverão ser mantidos.
