Absolútne neviete: výber, používanie a údržba inkubátora mikrobiálnej kultúry

Inkubátor mikrobiálnej kultúry je rozhodujúci v procese mikrobiálnej kultúry. Či už jeho množstvo, kvalita, výkon, presnosť a ďalšie aspekty spĺňajú požiadavky kultúry, súvisí s tým, či laboratórium môže fungovať normálne. Rôzne nariadenia majú relatívne vysoké požiadavky na teplotu mikrobiálnej kultúry so všeobecnou presnosťou ± 1 ℃ a niektoré ešte vyššie pri ± 0,5 ℃. Zároveň sa počas mikrobiálnej kultúry ľahko vyskytuje kontaminácia, ktorá vyžaduje, aby používatelia plne porozumeli kvalite, výkonu, presnosti a ďalších aspektoch inkubátora pri nákupe, aby si vybrali najvhodnejšiu.

1

Štruktúra a typy inkubátorov mikrobiologických kultúr

Inkubátory mikrobiologickej kultúry sa široko používajú vo výskumných oblastiach, ako je farmaceutická mikrobiológia, potravinová mikrobiológia, poľnohospodárska mikrobiológia, lekárska mikrobiológia a stala sa jedným z bežne používaných nástrojov v laboratóriách v týchto oblastiach. Princíp inkubátora je simulovať rastové prostredie mikroorganizmov vo vnútri živého organizmu v inkubátorskej komore a poskytnúť zariadenie na kultiváciu mikroorganizmov mimo ich prirodzeného prostredia.

Štruktúra mikrobiologických kultúr inkubátorov

Väčšina moderných mikrobiologických kultúrnych inkubátorov je vyrobená z vysoko kvalitných oceľových dosiek a má vertikálnu štruktúru škatule. Vnútorné dvere sú zvyčajne vyrobené z temperovaného skla a vo vnútri inkubátora sú umiestnené priečky z nehrdzavejúcej ocele, aby sa držali vzorky kultúry. Priečky sú pohyblivé a môžu byť upravené vo výške. Medzi pracovnou komorou a sklenenými dverami je silikónový gumový tesniaci tesnenie a vo vnútri inkubátora sú kanály horúceho a studeného vzduchu pre hladký krvný obeh a rovnomerné rozloženie teploty. Inkubátor je vybavený nezávislým alarmovým systémom obmedzujúcim teplotou, ktorý automaticky preruší prevádzku, keď teplota prekročí nastavenú limit. Inkubátory plesňových kultúr všeobecne pozostávajú z chladiaceho systému, vykurovacieho systému, ultrafialového dezinfekčného systému, kultivačnej komory, zvlhčovača vzduchu, riadiaceho obvodu a prevádzkového panela. Senzory teploty a vlhkosti sa používajú na udržanie stabilného prostredia vo vnútri inkubátora.

Klasifikácia mikrobiologických kultúrnych inkubátorov

Inkubátory mikrobiologických kultúr sa dajú klasifikovať podľa metódy zahrievania ako voda alebo vzduchom. Inkubátory s vodou zahrievajú vnútornú komoru zahrievaním kvapalnej vrstvy obklopujúcej inkubátor. Táto metóda zahrievania je pomalšia, ale môže udržiavať konštantnú teplotu vo vnútri inkubátora po dlhšiu dobu. Vzduchové inkubátory zahrievajú vnútornú komoru pomocou vykurovacieho prvku vo vrstve vzduchovej plášťa obklopujúcej inkubátor.

Inkubátory mikrobiologických kultúr sa dajú klasifikovať podľa metódy regulácie teploty ako počítačovo inteligentné riadenie (programovateľné) a automatické nastavenie konštantnej teploty (mechanické). Počítačové inteligentné riadenie je metóda riadenia teploty hlavného prúdu pre inkubátory. Väčšina počítačových inteligentných riadiacich systémov používa regulátory mikropočítačov PID ako regulačnú jednotku, s teplotnými senzormi ako tepelné prvky. Sada a namerané hodnoty sa zobrazujú digitálne, čím sa tvoria kompletný riadiaci systém.

Automatické zariadenia na reguláciu teploty konštantnej teploty často používajú typ kovového pásu “, ktorý na vytvorenie špirálového tvaru používa kovový prúžok s väčším koeficientom tepelného rozširovania. Jeden koniec kovového pásu je pripevnený na vnútornú stenu inkubátora a druhý koniec je vybavený pohyblivým kontaktným bodom. Pri normálnej teplote sú dva kontaktné body uzavreté. Po zapnutí energie sa teplota vo vnútri inkubátora stúpa, čo spôsobuje, že sa pevné kovové prúžok rozširuje v dôsledku tepla, zmení jeho zakrivenie a spôsobí, že druhý koniec kontaktného bodu sa pohne, odrezal obvod a zastavil vykurovanie. Keď teplota klesne na určitú úroveň, špirálový kovový prúžok sa vráti do pôvodného tvaru, dva kontaktné body sa dostanú do kontaktu a obvod sa zapne, čím sa opäť začína zahrievanie. Týmto spôsobom je obvod zapnutý a vypnutý, aby sa udržala konštantná teplota vo vnútri inkubátora.

Podľa kultivačného prostredia  môžu byť inkubátory mikrobiologickej kultúry klasifikované ako štandardné inkubátory, inkubátory oxidu uhličitého, hypoxické inkubátory a anaeróbne inkubátory

Podľa cieľového organizmu môžu byť inkubátory mikrobiologickej kultúry klasifikované ako inkubátory plesňových kultúr, inkubátory konštantnej teploty, inkubátory konštantnej teploty a vlhkosti a inkubátory svetelných kultúr.

Podľa úrovne   inkubátorov mikrobiologických kultúr teploty môžu byť inkubátory klasifikované ako plne automatické inkubátory na získavanie teploty, poloautomatické inkubátory na získavanie teploty a inkubátory na získavanie teploty.

2

Faktory kontaminácie v biologickej kultúre

W IND Rýchlosť a smer vetra

Všeobecne sú mikrobiologické kultivačné inkubátory vybavené vzduchovými kanálmi a obehovými systémami vo vnútri komory. Primeraná rýchlosť vetra a smer vetra sú prospešné pre rovnomernosť teploty inkubátora a pre normálny rast mikroorganizmov. Ak je však rýchlosť vetra príliš vysoká, môže spôsobiť, že kultivačné médium vyschne a vedie k nepresným výsledkom. Okrem toho by sa podľa požiadaviek na farmakopoeia mali počas inkubácie obrátiť kultivačné jedlá. Po viacerých slepých validáciách jedla v kultúre sa zistilo, že s rovnakou rýchlosťou vetra, ak je smer prúdenia vzduchu v inkubátore oproti smeru krytu kultúry, prachu a iných kontaminantov vo vzduchu môže ľahko znečisťovať mikrobiálne kultúry. Preto je najlepšie, aby smer prúdenia vzduchu v inkubátore bol v súlade s smerom pokrytia kultivačných misiek počas prevádzky.

Vzduchotesnosť alebo tesnosť kultúry

Kultúrne misky sa skladajú z plochého kruhového dna a krytu a sú vyrobené hlavne z plastu a skla. Kultúrne jedlá používané v mikrobiologických laboratóriách majú zvyčajne priemer 90 mm a sú zapečatené krytom. Medzi dnom a krytom plochej misky je určitý priestor a obaja nie sú úplne vzduchotesní. Tento návrh môže spĺňať požiadavky kyslíka aeróbnych mikroorganizmov, ale tiež zvyšuje možnosť kontaminácie.

Obzvlášť kultivované jedlá od rôznych výrobcov majú medzi dnom a krytom rôzne medzery v dôsledku rôznych procesov a parametrov formovania. Prostredníctvom experimentálneho overenia majú za rovnakých kultivačných podmienok kultivačné misky s väčšími medzerami vyššiu pravdepodobnosť a stupeň kontaminácie v porovnaní s tými s menšími medzerami. Okrem toho rozdiel vo veľkosti medzery medzi dnom a krytom plochej misky môže tiež spôsobiť nezrovnalosti v úrovni odparovania vlhkosti z kultivačného média v kultivačnej miske, čo vedie k nekonzistentným výsledkom kultúry.

Vlhkosť vo vnútri inkubátora kultúry

Vlhkosť je jednou z hlavných podmienok prežitia a reprodukcie mikroorganizmov. Mikrobiálne bunky obsahujú 70% až 85% vody a musia žiť vo vlhkom prostredí. Účinok vlhkosti na mikrobiálny rast je prostredníctvom jeho účinku na aktivitu vody (AW) vo vnútri mikrobiálnych buniek, čím ovplyvňuje metabolizmus a rast. Mikrobiálny rast má optimálnu AW a keď AW klesá, mikrobiálny rast spomaľuje a zastaví sa na určitej úrovni. Minimálna AW počas mikrobiálneho vývoja sa líši a optimálna vlhkosť pre rast a reprodukciu rôznych húb a mikroorganizmov sa mierne líši v závislosti od rodu.

Všeobecne povedané, baktérie sú najcitlivejšie, nasledované kvasinkami a plesňami. To znamená, že AW potrebná pre bakteriálny rast je vyššia ako rast, ktorý je potrebný pre kvasinky, a AW potrebná pre rast kvasiniek je vyššia ako rastlina vyžadovaná pre plesne. Všeobecne platí, že baktérie nemôžu rásť, keď AW <0,90, väčšina kvasiniek je inhibovaná, keď AW <0,87 a väčšina plesní nemôže rásť, keď AW <0,80. Zníženie vlhkosti zníži AW a spomalí rýchlosť rastu mikroorganizmov.

Pri nadmerne vysokej alebo nízkej vlhkosti v inkubátore kultúry môže spôsobiť nerovnováhu vlhkosti medzi kultúrnym médiom a inkubátorom. Napríklad, ak je vlhkosť v inkubátore príliš vysoká, kvapky vody sa môžu tvoriť na kultivačnej miske, odkvapkávať do kultivačného média a podporovať rast baktérií, čo ovplyvňuje experimentálne výsledky. Ak je vlhkosť v inkubátore príliš nízka, môže sa vyskytnúť strata vlhkosti z kultivačného média, čo ovplyvňuje rast baktérií na kultivačnom médiu. Preto vhodná teplota a vlhkosť sú prospešné pre rast baktérií, plesní a kvasiniek.

Zdroje vlhkosti vo vnútri inkubátora kultúry sú: 

1) strata vlhkosti z kultivačného média;

2) regulácia vlhkosti pomocou manuálneho alebo automatického riadiaceho systému inkubátora kultúry;

3) Prostredie, v ktorom je umiestnený inkubátor kultúry, ktoré je zvyčajne čisté, suché a dobre vetrané prírodné prostredie.

Rozliatie kultúrneho materiálu

Rozliatie kultivačného materiálu sa týka náhodného oddelenia kvapalných alebo tuhých látok obsahujúcich biologické nebezpečné materiály z obalového materiálu. Akonáhle biologické nebezpečenstvo rozliatie v inkubátore kultúry a mikroorganizmy rastú a reprodukujú, inkubátor by sa mal okamžite vyčistiť. Na dezinfekciu vnútorných stien inkubátora a všetkých materiálov, ktoré prichádzajú do styku s rozliatym materiálom, by sa mali použiť účinné dezinfekčné prostriedky, alebo by sa mali sterilizovať pod vysokým tlakom.

Ak sa rozliatie kultúry obsahujúcej plesne alebo iných patogénnych baktérií nedosahuje okamžite a následne sa používa na kultiváciu iných mikroorganizmov, zvyškové plesne alebo patogénne baktérie môžu kontaminovať inkubátor, čo vedie k krížovej kontaminácii a ovplyvňujúcej presnosť experimentálnych výsledkov. Preto by sa malo v denných experimentoch čo najviac vyhnúť úniku kultúrneho materiálu. Ak dôjde k úniku, inkubátor by mal byť vyčistený a dezinfikovaný okamžite kvalifikovanou osobou.

Ak rozliaty materiál obsahuje rozbité sklo, nemalo by byť odstránené alebo zlikvidované priamo ručne. Namiesto toho by sa malo zaobchádzať s tvrdým lepenkom a kliešťami, umiestnenými v odolnom nádobe na odpady a povrchy prístroja a zariadenia by sa mali utierať dvakrát 75% etanolom počas 3 minút. Nakoniec by sa mali dezinfikovať čistiace nástroje.

Environmentálna kontaminácia

Inkubátor kultúry by mal byť umiestnený v čistom, suchom a dobre vetrannom prírodnom prostredí. Ak je čistota vzduchu v životnom prostredí zlá, je ľahké chovať baktérie, huby a vírusy, ktoré kontaminuje kultivačné médium priepasťou medzi dnom a krytom Petriho misky a ovplyvňuje presnosť výsledkov kultúry.

3

Výber a riadenie biochemických inkubátorov

Pri výbere biochemického inkubátora je prvou požiadavkou, že musí mať presnú kontrolu nad teplotou a vlhkosťou. Po druhé, malo by byť schopné účinne zabrániť mikrobiálnej kontaminácii v inkubátore a v ideálnom prípade byť schopný pravidelne eliminovať kontamináciu. Existuje veľa typov biochemických inkubátorov a pri výbere jedného je dôležité zvážiť nasledujúce faktory založené na praktických potrieb a laboratórnych podmienkach.

Metóda zahrievania biochemických inkubátorov

Výhodou vykurovania vodného plášťa je, že keď dôjde k výpadku napájania, systém si môže zachovať presnosť a stabilitu teploty v inkubátore na dlhšiu dobu. Čas, ktorý udržuje konštantnú teplotu, je 3-4-násobok času systému vzduchového plášťa. To je prospešné pre experimenty v nestabilnom prostredí, ktoré si vyžadujú stabilné podmienky po dlhú dobu. Vykurovanie vodného plášťa si vyžaduje pridanie, vyprázdnenie vody a čistenie a prevádzka nádrže na vodu je potrebné pravidelne monitorovať. Vykurovanie vzduchového plášťa má tú výhodu rýchleho zahrievania a rýchlejšieho obnovenia teploty ako inkubátora vodného plášťa, čo je prospešné pre krátkodobú kultúru a časté otváranie a zatváranie dverí inkubátora.

Systém regulácie teploty a rovnomernosť biochemických inkubátorov

Presný a spoľahlivý systém regulácie teploty je nevyhnutnou súčasťou inkubátora. Mal by mať v inkubátore tri nezávislé funkcie regulácie teploty na reguláciu teploty, reguláciu alarmu nadmerne teploty a monitorovanie teploty prostredia. Parametre systému regulácie teploty zahŕňajú kolísanie teploty, rozlíšenie teploty a rovnomernosť teploty. Rovnomernosť teploty inkubátora súvisí s cirkuláciou prúdenia vzduchu v inkubátore a mal by sa vybrať inkubátor vybavený ventilátorom a vzduchovými kanálmi v kryte.

Teplotný rozsah Riadenie biochemických inkubátorov

Vyberte produkt s vhodným teplotným rozsahom na základe požadovanej experimentálnej teploty. Rozsah regulácie teploty biochemického inkubátora môže byť: teplota miestnosti 5 až 60 ℃, 0 ℃ až 60 ℃, 4 ℃ až 60 ℃ alebo 5 ℃ až 50 ℃. Inkubátory konštantnej teploty sú rozdelené na dva typy: jeden s inkubátorom s nízkou teplotou, ktorý udržiava teplotu medzi 0 ℃ a 35 ℃ a obsahuje chladiaci systém a vykurovací systém, vďaka čomu je drahší. Všeobecne platí, že teplota tohto typu inkubátora je nastavená na konštantnú medzi 0 ℃ a 50 ℃. 

Druhým typom je inkubátor teploty miestnosti, ktorý udržuje teplotu nad teplotou miestnosti. Teplota tohto typu inkubátora je všeobecne nastavená na konštantu medzi teplotou miestnosti a 65 ℃. Výber inkubátora s nízkou teplotou je relatívne jednoduchý, pretože by mal byť vybraný na dosiahnutie požadovanej teploty kultúry pod okolitou teplotou.

Relatívna kontrola vlhkosti biochemických inkubátorov

Vyberte inkubátor s veľkou plochou odparovania pre vlhkosť, pretože väčšia oblasť odparovania uľahčuje dosiahnutie relatívnej saturácie vlhkosti a čas zotavenia vlhkosti po otvorení a zatvorení dverí je kratší.

Systém dezinfekcie a sterilizácie biochemických inkubátorov

Systém dezinfekcie a sterilizácie inkubátora má vo všeobecnosti nasledujúce metódy: sterilizáciu UV, sterilizácia vysokej teploty a sterilizácia filtra HEPA vo vzduchu vo vnútri inkubátora. Schopnosť UV sterilizácie je nepriamo úmerná štvorcovej vzdialenosti medzi UV žiarovkou a cieľom a čím ďalej, tým horšia je schopnosť sterilizácie. Preto má UV sterilizácia svoje obmedzenia a nemusí dosiahnuť dôkladnú sterilizáciu. Vysokoteplotná sterilizácia je rozdelená na dva typy: sterilizácia suchého tepla a sterilizácia vlhkej tepla. Vlhká sterilizácia tepla má vyššiu sterilizačnú účinnosť ako sterilizácia suchého tepla, pretože para má silný penetračný výkon a je ľahké spôsobiť denaturáciu alebo koaguláciu proteínov. Filtre HEPA môžu filtrovať vzduch vo vnútri inkubátora, s účinnosťou filtrácie 99,97% pre častice väčšie ako 0,3 μm.

Kapacita biochemických inkubátorov

Ak je kapacita inkubátora príliš malá, nemusí to stačiť a ak je príliš veľká, môže zaberať príliš veľa miesta. Kapacita biochemických inkubátorov sa pohybuje od malých inkubátorov s kapacitou menej ako 50 l, vhodná pre laboratóriá s malými kultúrami, až po veľké inkubátory s kapacitou viac ako 400 l, vhodné pre veľké laboratóriá. Bežne používaná kapacita inkubátora je medzi týmito dvoma rozsahmi a kapacita by sa mala vybrať na základe praktických potrieb. Je tiež dôležité rezervovať si nejaký priestor, aby sa zabezpečilo, že budú splnené budúce potreby.

Materiál biochemických inkubátorov

Vo všeobecnosti existujú dva typy materiálov používaných pre vnútornú komoru mikrobiologických inkubátorov na trhu: železo (galvanizovaný materiál) a nehrdzavejúca oceľ. Železné komory sú ľahšie a pohodlnejšie na prepravu, zatiaľ čo nehrdzavejúca oceľ je odolnejšia. V súčasnosti je najobľúbenejším materiálom pre vnútornú komoru 304 z nehrdzavejúcej ocele, ktorá je odolnejšia voči korózii a odolnejšie ako tradičné oceľové platne za studena. Ak má vnútorná komora zaoblenú rohovú štruktúru, je ľahké ju vyčistiť a nezanecháva žiadne odumreté rohy.

Cenový faktor pri nákupe mikrobiologického inkubátora

Inkubátory s vyššími konfiguráciami, ako je ochrana hesiel, vysokohorské automatické nastavenia a alarmové zariadenia, automatické kalibračné systémy, LCD zobrazovacie systémy/systémy výstupu dát atď. Sú pohodlnejšie na používanie a dobrý výkon, ale kvôli ich komplexným funkciám sú drahšie. Preto je dôležité zvoliť inkubátor, ktorý vyhovuje vášmu rozpočtu, a hlavná kultivácia musí dosiahnuť najlepšiu hodnotu za peniaze.

4

Použitie, monitorovanie a udržiavanie mikrobiologických inkubátorov

Pri preprave, oprave a udržiavaní inkubátora by mal byť maximálny uhol sklonu nižší ako 45 stupňov. Inkubátor by mal byť umiestnený do chladnej, suchej, dobre vetrannej oblasti, ďaleko od zdrojov tepla a priameho slnečného žiarenia. Vonkajší obal inkubátora by mal byť spoľahlivo uzemnený a stabilne umiestnený, aby sa zabránilo hluku v dôsledku vibrácií. Vzdialenosť medzi inkubátorom a stenou by mala byť väčšia ako 10 cm, na strane inkubátora by mala byť 5 cm medzera a nad inkubátorom by mala byť najmenej 30 cm priestoru, aby sa zabezpečilo dobré rozptyľovanie tepla chladiča.

Pred použitím zariadenia opatrne skontrolujte, či napájacie napájacie napájanie zodpovedá požiadavkám prístroja. Ak inkubátor používa zátku s tromi hrotmi, objímka by sa mala správne uzemniť, aby sa zabezpečila spoľahlivý kontakt medzi inkubátorovým uzemňovacím drôtom a vodičom napájacieho zdroja. Kultúra v inkubátore by sa nemala umiestniť príliš pevne, aby sa zabezpečila rovnomerné rozdelenie teploty. Položky umiestnené na každej vrstve kovovej mriežky by nemali byť príliš ťažké na to, aby sa predišlo ohýbaniu alebo rozbitiu kovovej mriežky a poškodzovali kultúru.

Nedávajte položky, ktoré sú príliš horúce alebo príliš chladné do inkubátora. Pri prijímaní alebo umiestnení predmetov zatvorte dvere inkubátora, aby ste udržali konštantnú teplotu. Nevstávajte alebo vypínajte inkubátor často v krátkom časovom období, aby ste zabránili nepretržitému spusteniu kompresora. Keď inkubátor funguje, vyhnite sa často otváraniu dverí, aby ste udržali teplotnú stabilitu a zabránilo vstupu prachu a nečistôt. Ak sa zariadenie nepoužíva, vypnite hlavný vypínač a vypínač napájania v zadnej časti zariadenia a odpojte výkonovú zástrčku pre dlhodobé úložisko. Ak sa inkubátor ochladzuje, teplotný rozdiel medzi vnútornou a vonkajšou časťou inkubátora by nemal prekročiť 25 ℃.

Počas nepretržitej prevádzky sledujte, či inkubátor funguje normálne každý deň, a vykonáva ročnú overenie výkonu na prístroji. Po vyčistení a dezinfekcii inkubátora vložte dovnútra niekoľko prázdnych kultúrnych jedál, niektoré zakryté a niektoré odkryté, aby ste otestovali, či kryt ovplyvňuje výsledky testov a koľko kontaminácie je v odkrytých jedlách.

Pri čistení inkubátora utrite vnútornú stenu inkubátora s gázou namočenou alkoholom na dezinfekciu a potom utrite alkohol suchou handričkou. Ak ide o inkubátor plesní, použite dezinfekčný prostriedok, ktorý môže eliminovať pleseň alebo vykonávať pravidelnú sterilizáciu UV UV, aby sa znížila kontaminácia plesní. Na utretie vonkajšieho povrchu nepoužívajte kyslú/alkalickú alebo iné korozívne roztoky. Počas monitorovania inkubátora, ak sa nájdu abnormálne zahrievanie alebo chladenie, náhle vypnutie alebo iné anomálie, mali by sa vykonať oprava okamžite a mali by sa viesť záznamy o údržbe.