Alles wat de moeite waard is om te weten over CO2-incubator

Wat is een CO2-incubator?

Definitie

In een CO2-incubator wordt in een zoveel mogelijk natuurgetrouwe atmosfeer de ontwikkeling van cel- en weefselculturen gewaarborgd. Het cultiveren van levende organismen wordt in vitro genoemd en vormt de belangrijkste toepassing van CO2-incubatoren.

Zo'n proces kan meerdere weken duren. Groei en veiligheid van de monsters hebben daarbij altijd de hoogste prioriteit. Om deze te waarborgen moeten temperatuur, vochtigheid en CO2-gehalte precies voldoen aan de eisen van de celculturen.

Serie_CB_Modell_CB-160

Opbouw en werking van een CO2-incubator

Opbouw

De CO2-incubator heeft een volledig van de omgeving afgesloten binnenkamer om de atmosfeer in het apparaat niet te beïnvloeden. Naast de normale deur hebben de meeste CO2-incubatoren ook een glasdeur waardoor de laboranten ook tijdens de groeifase naar de monsters kunnen kijken en die bovendien bescherming biedt tegen contaminatie.

De binnenkamer is gemaakt van roestvaste materialen zoals roestvast staal en mag zo min mogelijk scherpe randen en gleuven hebben om verborgen contaminatiemogelijkheden te vermijden. Juist op de gevoelige gebieden van de celcultivering kan reeds een enkele ziektekiem het werk van weken vernietigen.

De instromende lucht stroomt door een steriele filter en moet zich in de gehele binnenkamer gelijkmatig verspreiden, omdat de monsters meestal op legborden met verschillende hoogte zijn geplaatst. Het is de uitdaging om in de gehele binnenkamer voor homogeniteit te zorgen zodat voor alle monsters een gelijkmatige CO2-toevoer bij constante klimaat- en vochtigheidsverhoudingen gewaarborgd is.

 

 

De volgende parameters zijn bepalend bij de celcultivering:

  • CO2-niveau
  • temperatuur
  • luchtvochtigheid

Toepassingsgebieden van CO2-incubatoren in geneeskunde, farmacie e.d.

Toepassing

CO2-incubatoren worden meestal ingezet voor medisch onderzoek en in de farmaceutische industrie. Maar ook op andere gebieden waarin de celgroei onder absoluut kiemvrije condities moeten plaatsvinden, zorgen CO2-incubatoren voor steriele cultiveringscondities.

Meer toepassingsgebieden hebben wij in de blogbijdrage ‘5 spannende toepassingsgebieden voor CO2-incubatoren’ voor u samengevat!

Of werp direct een blik in onze geschreven rapporten!

 

1. CO2-incubatoren voor Tissue Engineered Products

Tissue Engineered Products zijn speciaal voor nieuwe therapieën ontwikkelde geneesmiddelen. De wetenschap hoopt dat met deze nieuwe behandelingsvormen tot nog toe ongeneeslijke ziektes zoals ernstige, boosaardige tumoren of hart- en vaatziektes kunnen worden genezen.  In onderzoek, ontwikkeling en kwaliteitsborging van deze geneesmiddelen zorgen CO2-incubatoren voor de cultivering van cel- en weefselculturen.
Tissue Engineered Products

3 voorbeelden voor de inzet van CO2-incubatoren bij de ontwikkeling van Tissue Engineered Products:

  1. Bij onderzoek naar gentherapie op lipidebasis in een menselijk huidmodel werden BINDER CO2-incubatoren ingezet voor de isolatie voor epidermale keratocyten, voor neutraalroodtests en bij de voorbereiding van de epidermale keratinocyten voor transfectie.
  2. Cellen voor de celtherapie worden geproduceerd in aangewezen centra. Bij de verwerking worden in cleanrooms van klasse C CO2-incubatoren ingezet.
  3. Het centrum voor regeneratieve geneeskunde aan de universiteit van Zürich doet met behulp van CO2-incubatoren onderzoek naar therapieën met Tissue Engineering, het kweken van weefsel- en celverbanden. Op deze wijze kan levend weefsel zoals hartkleppen en bloedvaten in laboratoria met behulp van stamcellen worden gekweekt.

2. CO2-incubatoren voor in-vitrofertilisatie

In-vitrofertilisatie (ivf) is een methode voor de kunstmatige bevruchting in de reproductieve geneeskunde voor mensen. Het doel van deze toepassing is het versmelten van ei- en zaadcel in een petrischaal met celcultuurmedium.
in-vitrofertilisatie

Bevruchting en ontwikkeling van de menselijke embryonen beginnen in een CO2-incubator. Na twee tot drie dagen kunnen de embryonen teruggeplaatst worden in de baarmoeder. De optimale waarden in de broedruimte liggen ongeveer bij 37°C, 5 of 6 vol.-% CO2 en vochtigheidswaarden om de 95%.

Om verwisselingen te voorkomen, labelt het personeel de petrischalen nauwkeurig. De binnenglasdeuren van de CO2-incubatoren bieden een extra mogelijkheid om de petrischalen doorlopend te bewaken.

Bij diergeneeskunde, bijvoorbeeld bij runderen, verloopt het proces ongeveer gelijk. De oöcyten worden in een petrischaal met sperma in contact gebracht. De incubatietijd bedraagt 21 uur waarin het sperma de oöcyten bevrucht. Op de achtste dag na de bevruchting worden de embryonen van de CO2-incubator overgezet op de ontvangende dieren.

3. CO2-incubatoren in de diagnostiek

Het onderzoeken van celculturen speelt een belangrijke rol bij de diagnostische analyse van ziektekiemen. Op grond van de resultaten kunnen superprecieze hygiënebewijzen worden geformuleerd en de resistentie van biofarmaceutica tegen virussen worden beoordeeld. Een vaak toegepaste methode in dit verband is de veegproef waarbij voor virusinfectie vatbare celculturen met virussen worden geconfronteerd en zo op hun biologische functie worden getest.
diagnostiek

CO2-incubatoren zijn belangrijke instrumenten voor de verschillende processtappen zoals ontdooien en overzetten van de cellen of het infecteren van de cellijnen en kleuren van de celculturen. Bij deze toepassing heersen in de binnenkamer meestal 37 °C en 5 vol.-% CO2.

Na uiterlijk 72 uur worden de monsters geanalyseerd. Door de cellaag blauw te kleuren kan de plaque met het blote oog of onder een microscoop verder worden gekarakteriseerd.
BINDER CO2-incubatoren zijn ideaal voor diagnostische of virusbepalingen, omdat ze bijzonder stabiele incubatiecondities waarborgen. Daaraan leveren ook de binnenglasdeuren voor de gesegmenteerde toegang een bijdrage. Bovendien worden de risico's van kruiscontaminaties en de stille verspreiding van contaminatie betrouwbaar geëlimineerd dankzij de automatische heteluchtsterilisatie van 180°C.

4. CO2-incubatoren voor de ontwikkeling van biosensoren

IOp gebieden als geneeskunde, fermentatiecontrole, kwaliteitscontrole van levensmiddelen en milieuanalyse worden steeds vaker biosensoren ingezet. Een biosensor zet een biologisch gevoelig element om in een digitaal signaal dat wordt gebruik voor het analyseren van natuurkundige of chemische stimulatie.
co2-inkubator-bio-sensor.jpg

Mogelijke biologisch gevoelige elementen:

  • nzymen
  • antilichamen
  • celorganellen
  • hele cellen
  • netwerken van cellen

BINDER biedt voor deze toepassing:

Cellulaire in-vitro-systemen worden in combinatie met sensoren gebruikt in de farmaceutische industrie, toxicologie en het basisonderzoek. Een van de bekendste voorbeelden zijn de enzymsensoren voor het meten van glucose.

Een indrukwekkend voorbeeld: cardiomyocyten van embryonale kippen werden in rotatiecultuur gereaggregeerd tot sferoïden (3D-architectuur) en gekoppeld aan micro-elektroden. Met referentiesubstanties werd onderzocht in hoeverre uitspraken over de stimulus op een levend systeem mogelijk zijn. De sferoïden werden vervaardigd in CO2-incubatoren in petrischalen bij 37 °C, 5 vol-% CO2, 72rpm en 20mm orbit.

5. CO2-incubatoren in kankeronderzoek

Zoals de American Association for Cancer Research AACR18 in 2017 op indrukwekkende wijze heeft aangetoond, werden op het gebied van kankeronderzoek aanzienlijke successen geboekt.

CO2-incubatoren spelen een belangrijke rol bij het voorbereiden van monsters of proeven op alle terreinen van het kankeronderzoek. Bijvoorbeeld bij het onderzoek naar werkzame stoffen, de ontwikkeling van 3D-invasies, assays en biosensoren – van eenvoudige monolayers tot aan de nabootsing van tumoren van patiënten door 3D-celcultuurmodellen (geneesmiddelenonderzoek en therapieontwikkeling).

co2-inkubator-bio-sensor.jpg

Afhankelijk van de celculturen worden op het gebied van de immunologie en tumorbiologie (ontstaanswijze van kwaadaardig weefsel) zowel CO2-incubatoren met 37°C, 5 vol.-% CO2en 95% relatieve vochtigheid bij normoxische cultuurcondities ingezet als CO2/O2-incubatoren met 37°C, 5 vol.-% CO2 en hypoxische 1 vol.-% O2.

Binnen het klinisch onderzoek, bijvoorbeeld onderzoek met oncogenen en tumoronderdrukkers worden CO2-incubatoren met 37°C en 5 vol.-% CO2 onder normoxische condities ingezet. De missie van de American Association for Cancer Research AACR is preventie en genezing van kanker door onderzoek, bijscholing, communicatie en samenwerking.

In onze geschreven rapporten komt u meer te weten over de toepassingsgebieden van CO2-incubatoren. We hebben alle geschreven rapporten samengevat in één download:

Haal alle casestudy's over de co2-incubator

Alle geschreven rapporten over de CO2-incubator

Van de 'Geneeskunde van de toekomst' tot aan de succesvolle vermeerdering van menselijke huidcellen

1. De geneeskunde van de toekomst

Lees in dit geschreven rapport hoe u een maximale veiligheid en een minimaal contaminatierisico: voor uw monsters kunt garanderen.

2. Huidtransplantaties redden mensenlevens

In dit geschreven rapport gaat het om het broeden van menselijke huidcelculturen in de incubator en een homogene CO2-verdeling.

3. Stamcelonderzoek voor de bestrijding van ziekten

In dit geschreven rapport worden oplossingen beschreven voor reproduceerbare groeicondities en een laag contaminatierisico.

4. Succesvolle vermeerdering van menselijke huid

Lees in dit geschreven rapport hoe het veilig en efficiënt kweken van celweefsel mogelijk is met een maximale tijds- en kostenbesparing.

4-landscape-mockups-nl

Vul het formulier in en download de gratis geschreven rapporten!

Richtlijnen voor de omgang met CO2-incubatoren

Validatie

Diverse richtlijnen regelen de omgang met CO2-incubatoren. In de farmaceutische industrie zijn de eisen voor een goede laboratoriumpraktijk (GLP) en een goede productiepraktijk (GMP) beschreven in 21 CFR deel 11 waarin de hantering van meetinstrumenten wordt geregeld die in de aangegeven intervallen gekalibreerd en gecontroleerd moeten worden. Een datalogger moeten alle controleparameters registreren en doorsturen naar software en opslagmedium waar deze verwerkt en gearchiveerd worden.

Alle wetenswaardigheden over GLP vindt u in onze whitepaper: “De ‘Goede laboratoriumpraktijk' – Wat schuilt daarachter?”

Vanaf welk tijdstip is een CO2-incubator klaar voor gebruik?

In het totaal doorloopt de CO2-incubator bij de validatie de volgende stappen:

  • Installation Qualification (IQ): in de eerste stap wordt het functioneren van alle bestanddelen van de CO2-incubator getest.
  • Operational Qualifications(OQ): in deze stap wordt de werking van de CO2-incubator met een lege kamer getest, om de vraag te beantwoorden of een bepaald temperatuurbereik aangehouden kan worden en of de datalogger correct gekalibreerd is.
  • Performance Qualifications (PQ): nu wordt bepaald of de incubator ook in beladen toestand in staat is het temperatuurniveau te houden.

In onze checklist vindt u alles wat u moet weten over de “Goede laboratoriumpraktijk”

De "Goede laboratoriumpraktijk" (GLP): uw controlelijst voor onderzoek en ontwikkeling conform GLP

De belangrijkste vragen over GLP:

Wat betekent GLP voor incubatoren, klimaatkasten en vacuümdroogovens? Hoe kan dit concreet worden geïmplementeerd? Met welke punten dient men rekening te houden? Welke bewijzen en documenten zijn belangrijk? En welke oplossingen biedt BINDER voor de naleving van de GLP-richtlijnen?

In onze controlelijst over het onderwerp "Goede laboratoriumpraktijk" geven we u antwoorden op deze prangende vragen. Bovendien vindt u hier de belangrijkste apparaatspecifieke GLP-criteria.

de-goede-laboratoriumpraktijk

Vul het formulier in en download de gratis controlelijst!

Waarop moet u letten bij het kiezen van een CO2-incubator

Criteria waarop u moet letten: 

CO2-incubatoren moeten de best mogelijke condities bieden voor de te onderzoeken celculturen en daarbij een mogelijke contaminatie verhinderen. Daarom zou u zich voor aankoop van een CO2-incubator de volgende vragen moeten stellen:

  1. Voorkomen van contaminatie – Welke maatregelen zijn getroffen om een mogelijke contaminatie te voorkomen?
  2. Hantering – Hoe moet een CO2-incubator in het ideale geval uitgerust zijn, om deze eenvoudig te kunnen bedienen?
  3. Binnenkamerconcept – Wat is belangrijk voor een goed ontworpen apparaat?
  4. Vochtmanagement – Hoe kunnen celculturen het best worden beschermd tegen uitdrogen?
  5. CO2-begassing – Welk soort CO2-begassing is het meest effectief en veilig? 

1. Voorkomen van contaminatie

Drie apparaateigenschappen waardoor het contaminatierisico daalt:

  1. Voorkomen van verborgen contaminatiemogelijkheden zoals ventilatoren en voegen in de binnenkamer van de incubator.
  2. Ronde randen en hoeken voor de eenvoudige sproei-/veegdesinfectie.
  3. Mogelijkheid van een volledige heteluchtsterilisatie van de gehele binnenkamer.
Meer informatie over het onderwerp contaminatierisico's krijgt u in deze blog bijdrage.

2. Hantering en reiniging

Een intuïtieve menunavigatie vereenvoudigt de processen en zorgt voor barrièrevrij werken. Net zo belangrijk is een eenvoudige demontage van de CO2-incubatoren, omdat deze regelmatig gereinigd en weer opnieuw ingericht moeten worden. De tijd die voor dit proces nodig is kan per fabrikant variëren.

3. Binnenkamerconcept

co2_inkubator_Innenkessel

De binnenkamer dient vooral simpel te zijn: eenvoudig, overzichtelijk, reinigingsvriendelijk, onderhoudsarm. Mogelijke contaminatievlakken moeten zo klein mogelijk worden gehouden om de beste groeicondities voor cel- en weefselculturen te waarborgen.

De heteluchtsterilisatie moet eenvoudig met een druk op de knop kunnen worden uitgevoerd. Een normconforme decontaminatie verwijdert in de gehele binnenkamer bij 180 °C alle ziektekiemen.

4. Vochtmanagement

Voldoende luchtvochtigheid voorkomt dat de celculturen uitdrogen. Een intelligent vochtmanagement zorgt voor hoge vochtigheidswaarden bij minimale verdamping van het medium, zoveel mogelijk zonder contaminatierisico.

De belangrijkste voordelen van een goed vochtmanagement:

  • De verdamping van het medium wordt met een hoge vochtigheid tot een minimum beperkt.
  • De vochtigheidsbegrenzing zorgt voor droge binnenwanden.

5. CO2-begassing

Het doel is een volledig homogene gasverdeling in de binnenkamer. Een geschikt CO2-begassingssysteem zorgt altijd voor een stabiele pH-waarde in de broedruimte en daarmee voor een optimale celgroei.

Een intelligent ontworpen CO2-sensor reageert snel op veranderingen in de gasconcentratie en zorgt voor stabiliteit gedurende een lange tijd. Er dient een onderscheid te worden gemaakt tussen CO2-incubatoren met CO2-sensoren die zich buiten en binnen de broedruimte bevinden.

Voordelen van de sensor binnen de broedruimte:

  • reageert snel op schommelingen in de CO2-concentratie
  • heeft geen verborgen contaminatiemogelijkheden

Daarom zouden de sensoren in de broedruimte geplaatst moeten zijn, maar tegelijkertijd beschermd moeten zijn tegen hoge temperaturen.

In onze Buyer’s Guide hebben wij in zes punten voor u samengevat waarmee u nog rekening zou moeten houden bij de aankoop van een CO2-incubator:

In onze Buyer's Guide hebben we in 6 punten alle aspecten voor u samengevat waarmee u voor de koop van een CO2-incubator rekening moet houden.

Buyer’s Guide voor CO2-incubatoren
6 punten waarop u zou moeten letten bij de aankoop van CO2-incubatoren

CO2-incubatoren moeten de best mogelijke condities bieden voor de te onderzoeken celculturen en daarbij een mogelijke contaminatie verhinderen.

In deze Buyer’s Guide leest u meer over de 6 punten waarop u zou moeten letten bij de aankoop van CO2-incubatoren:

  1. Voorkomen van contaminatie
  2. Handhaving en reiniging
  3. Binnenruimteconcept
  4. Vochtmanagement
  5. CO2-begassing
  6. Rendabiliteit
6punkte-nl

Incubatormodellen voor iedere toepassing

Modellen

CO2-incubatoren zijn verkrijgbaar met verschillende buiten- en binnenafmetingen, evenals temperatuur-, vochtigheids- en CO2-specificaties. Daarom wordt aanbevolen om ter voorbereiding altijd eerst de toepassingen te analyseren waarvoor u de CO2-incubator nodig heeft. Een CO2-incubator moet in ieder geval betrouwbaar contaminatie voorkomen, de pH-waarde in de binnenkamer stabiel houden en een hoge temperatuurprecisie hebben.

Celcultivering en contaminatie

Bij het werken met celculturen zijn contaminaties een veelvoorkomend probleem. Om deze te voorkomen zijn een steriele arbeidstechniek en een zorgvuldige omgang met de culturen onontbeerlijk. Bovendien speelt de CO2-incubator een belangrijke rol omdat deze niet alleen voor celculturen maar ook voor vele ongewenste microben ideale groeicondities biedt. Daarom biedt iedere hoogwaardige CO2-incubator meerdere features ter voorkoming van contaminaties. Een verstandige koopbeslissing voor een CO2-incubator kan echter niet alleen op basis van de som van de technische details worden getroffen. Het is belangrijker om de totale systemen en in het bijzonder de anticontaminatieconcepten met elkaar te vergelijken en te beoordelen. Hierbij blijkt dat complexe systemen niet per se veiliger zijn dan eenvoudige systemen. Met het apparaat moeten snel, eenvoudig en zonder hoge kosten voor verbruiksmaterialen contaminaties betrouwbaar worden voorkomen.

Meer informatie over heteluchtsterilisatie en andere maatregelen voor contaminatiecontrole in CO2-incubatoren vindt u in de whitepaper ‘Celcultivering zonder contaminatie!

Bij complexe cultiveringsmethoden of individuele groeiomgevingen, bijvoorbeeld onder hypoxische condities, zijn CO2-incubatoren nodig met extra procescontrole. Deze beschikken over de benodigde features om ook gevoelige incubatietaken succesvol uit te voeren.

BINDER – kwaliteit loont!

Kosten

De lopende kosten bepalen de rendabiliteit van uw keuze. Deze zijn samengesteld uit: Verbrauchsmaterial und Verschleißteilen 

  • verbruiksmateriaal en slijtdelen
  • reinigingsmiddelen
  • personeelskosten 

Een eenvoudige reiniging bespaart tijd en geld. Zo kan een vakkundige reiniging van verschillende CO2-incubatoren tussen één minuut en vijf minuten liggen. Bij meerdere apparaten en korte laadintervallen heeft dit een enorm effect op de personeelskosten.

diagramm

Verbruiksmaterialen kunnen eveneens een beslissende kostenfactor zijn, die bij enkele fabrikanten kan oplopen tot € 1500 per jaar. 

Houd de lopende kosten zo laag mogelijk, door te kiezen voor een CO2-incubator die geen verbruiksmaterialen nodig heeft.

  • Geen kosten voor HEPA-filters
  • Geen kosten voor waterstofperoxideoplossingen
  • Geen terugkerende kosten voor uv-lampen

Alleen door rekening te houden met de lopende kosten kunt u beoordelen of de aanschaf van een bepaald apparaattype ook na jaren van gebruik nog lonend is.

In onze whitepapers vindt u meer informatie over al deze onderwerpen

Alle whitepapers over CO2-incubatoren

Van de ’goede laboratoriumpraktijk’ tot aan de zorgvuldige celcultivering

  1. Wat betekent een ‘goede laboratoriumpraktijk’?

In deze whitepaper leest u waarom het meerogenprincipe bij de toelating zo belangrijk is en hoe belangrijk het is om alle documenten volledig in te dienen.

  1. Validatie en kwalificatie in gereguleerde omgevingen

In deze whitepaper leest u bovendien welke rol computerondersteunde systemen spelen bij de kwalificatie en hoe het proces op detailpunten functioneert.

  1. Celcultivering zonder contaminatie

In de whitepaper worden de totaalsystemen op zich en in het bijzonder de anticontaminatieconcepten met elkaar vergeleken en beoordeeld.

whitepaper-nl

Vul het formulier in en download de gratis whitepaper!

Kies de juiste CO2-incubator voor u toepassing!

Samenvatting

De precieze handhaving van de atmosfeer in een CO2-incubator is onontbeerlijk om de monsters optimaal te beschermen. Het materiaal dat in een incubator wordt geladen is in ieder geval waardevol en testfasen kosten meestal veel tijd. Daarom is de kwaliteit van de CO2-incubator enorm belangrijk.

Een bijkomend aspect: de CO2-incubator moet voor iedere nieuwe test goed worden gereinigd om een kruiscontaminatie van nieuwe monsters uit te sluiten. Daarom moet uw apparaat eenvoudig gereinigd kunnen worden. Bovendien is het belangrijk dat uw CO2-incubator volkomen condensaatvrij werkt en optimale groeicondities voor uw culturen realiseert. 

Als u rekening houdt met al deze criteria, vindt u gegarandeerd de juiste CO2-incubator voor uw toepassing!

Productaanvraag CO₂ incubator

Heeft u vragen over de werking en het gebruik van onze CO2-incubatoren, of wilt u meer weten over de specificaties van onze apparaten?

Vul dan het onderstaande formulier in. Een van onze verkoopmedewerkers zal zo snel mogelijk contact met u opnemen om uw vragen deskundig te beantwoorden.

Mijn informatie