Что нужно знать о CO2 инкубаторах

Что представляет собой СО2 инкубатор?

Определение

В CO2 инкубаторе, который также называется «газовый инкубатор», создаются максимально естественные условия для культивирования культур клеток и тканей. Такой способ выращивания живых клеток называется in vitro и является основной областью применения CO2 инкубаторов.

Процесс может занять несколько недель, в течение которых наивысший приоритет всегда отдается условиям роста и безопасности образца. Чтобы гарантировать соблюдение указанных условий, температура, влажность и содержание CO2 должны максимально точно соответствовать требованиям данных клеточных культур.

Serie_C_Modell_C-170

Конструкция и функции СО2 инкубатора

Конструкция

Внутренняя камера CO2 инкубатора полностью изолирована от окружающей среды, чтобы на атмосферу внутри устройства не влияли внешние факторы. Чтобы лаборанты могли следить за образцами во время фазы роста, большинство CO2 инкубаторов оборудованы стеклянной дверцей, помимо обычной дверцы, которая обеспечивает дополнительную защиту от загрязнения.

Внутренняя камера изготовлена из нержавеющих материалов, например нержавеющей стали, и должна иметь как можно меньше острых краев и канавок, чтобы избежать возможного скопления загрязнений. В частности, в такой чувствительной к загрязнению области, как культивирование клеток, всего один единственный микроб может свести на нет результаты нескольких недель работы.

Поступающий воздух, пройдя через стерильный фильтр, должен равномерно распределяться по всему пространству внутренней камеры, поскольку образцы обычно размещаются на полках на разной высоте. Задача состоит в том, чтобы создать одинаковые условия во всем внутреннем пространстве, с целью обеспечить равномерное распределение CO2 для всех образцов при постоянных климатических условиях и влажности.

 

 

Следующие параметры имеют решающее значение для культивирования клеток:

  • Уровень CO2
  • Температура
  • Влажность 

Применение СО2 инкубаторов в медицинской, фармацевтической и других смежных отраслях

Применение

CO2 инкубаторы чаще всего используются в медицинских исследованиях и фармацевтической промышленности. Однако они также используются и в других отраслях, когда необходимо обеспечить стерильные условия для культивирования клеток, чтобы клетки росли в среде, полностью свободной от микробов.

Мы представили обзор других возможных применений в статье нашего блога "Пять необычных облпсте применения CO2 инкубаторов".

Или просто ознакомьтесь с нашими тематическими исследованиями!

1. CO2 инкубаторы для продуктов тканевой инженерии

Продукты тканевой инженерии — это медицинские продукты, специально разработанные в качестве новых методов лечения. С помощью этих новых методов лечения ученые надеются вылечить ранее неизлечимые заболевания, такие как злокачественные опухоли или сердечно-сосудистую недостаточность. CO2-инкубаторы используются для культивирования культур клеток и тканей в процессе исследований, разработок и контроля качества данных продуктов.

co2 инкубатор био сенсор

Три примера использования CO2 инкубаторов при разработке продуктов тканевой инженерии:

1. В рамках исследования генной терапии на основе липидных наночастиц для создания эквивалента кожи человека, инкубаторы BINDER использовались для выделения эпидермальных кератиноцитов в тестах на цито- и фототоксичность, а также для подготовки эпидермальных кератиноцитов для трансфекции.

2. Клетки для клеточной терапии производятся в авторизованных центрах. Их выращивают в CO2 инкубаторах в чистых помещениях класса C.

3. Швейцарский центр регенеративной медицины (SCRM) при Цюрихском университете использует CO2 инкубаторы для исследования методов лечения, основанных на тканевой инженерии, то есть культивировании тканей и клеточных кластеров. Это позволяет выращивать в лаборатории живые ткани, такие как сердечные клапаны и кровеносные сосуды, из стволовых клеток.

2. CO2 инкубаторы для экстракорпорального оплодотворения

Экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО) описывает метод искусственного оплодотворения, используемый в области репродуктивной медицины. CO2 инкубатор применяется для соединения яйцеклетки и сперматозоидов в чашке Петри в питательной среде для культивирования клеток.

Био сенсор в СО2 инкубаторе

Затем человеческие эмбрионы начинают оплодотворяться и развиваться в CO2-инкубаторе, через два-три дня их пересаживают в матку. Оптимальные условия в камере инкубатора: температура прибл. 37 °C, CO2 — 5 или 6 % и влажность около 95 %.

Персонал с высокой точностью маркирует чашки Петри, чтобы избежать путаницы. Внутренние стеклянные дверцы CO2 инкубаторов позволяют постоянно следить за процессом.

Та же технология используется и в ветеринарии, например, с крупным рогатым скотом. Ооциты помещают в чашку Петри вместе со спермой, и в течение 21-часового инкубационного периода сперматозоиды оплодотворяют их. На восьмой день после оплодотворения эмбрионы извлекаются из CO2-инкубатора и пересаживают животным-реципиентам.

3. CO2 инкубаторы в области диагностики

Изучение клеточных культур играет решающую роль в диагностическом исследовании на выявление патогенов. Данные, полученные в результате таких исследований, позволяют сформулировать точные свидетельства относительно уровней гигиены и оценить степень устойчивости к вирусам биофармацевтического продукта. Одним из методов, часто используемых в данной сфере, является мазок, при котором культуры клеток, чувствительные к вирусам, подвергаются воздействию вирусов, чтобы проверить их биологическую функцию.

со2 инкубатор диагностика

CO2 инкубаторы — необходимый инструмент на различных этапах данного процесса, таких как размораживание и перенос клеток, а также заражение клеточных линий и окрашивание клеточных культур. Как правило, во время данного процесса условия внутри инкубатора следующие: 37 °C и 5 % CO2.

Образцы анализируются не позднее, чем через 72 часа. Синяя окраска клеточного слоя позволяет более детально охарактеризовать пятно невооруженным глазом или под микроскопом.

CO2 инкубаторы BINDER особенно хороши для диагностических целей или идентификации вирусов, поскольку они поддерживают чрезвычайно стабильные условия инкубации. Этому способствуют также внутренние стеклянные двери для сегментированного доступа. Более того, риски перекрестного заражения и бесшумного распространения загрязнения надежно устраняются на протяжении всего исследования благодаря автоматической стерилизации горячим воздухом при 180 °C.

4. СО2 для разработки биосенсоров

Биосенсоры все чаще появляются в таких областях, как медицина, мониторинг процесса ферментации, контроль качества продуктов питания и анализ состояния окружающей среды. Биосенсор преобразует биологически чувствительный элемент в цифровой сигнал, который, в свою очередь, можно использовать для проведения анализа с помощью физической или химической стимуляции.

СО2 в разработке биосенсоров

Возможные биологически чувствительные элементы:

  • Ферменты
  • Антитела
  • Органоиды
  • Цельные клетки
  • Системы клеток

BINDER предлагает следующую продукцию для данной области применения:

Клеточные системы in vitro в сочетании с сенсорами используются в фармацевтической промышленности, токсикологии и доклинических исследованиях. Одним из наиболее известных примеров являются сенсоры ферментов, используемые для измерения глюкозы.

Интересный пример: кардиомиоциты куриных эмбрионов были повторно агрегированы в ротационной культуре с образованием сфероидов (3D-культуры) и соединены с микроэлектродами. Эталонные вещества использовались для проверки утверждений о применении стимула к живой системе. Сфероиды создавали в чашках Петри в CO2-инкубаторе при 37 °C, 5 % CO2, 72 об/мин и орбите 20 мм.

5. СО2 инкубаторы в онкологических исследованиях

В 2017 году Американская ассоциация исследований рака AACR18 убедительно продемонстрировала огромный прогресс, который был достигнут в области исследований рака.

CO2 инкубаторы играют важную роль в подготовке образцов и тестов во всех областях исследований рака, таких как исследования лекарственных препаратов и разработка 3D-моделей, анализов и биосенсоров — от простого монослоя до воспроизведения опухолей пациента с помощью 3D-модели клеточной культуры (исследования лекарственных препаратов и разработка методов лечения).

co2 инкубаторы в исследовании рака

CO2 инкубаторы играют важную роль в подготовке образцов и тестов во всех областях исследований рака, таких как исследования лекарственных препаратов и разработка 3D-моделей, анализов и биосенсоров — от простого монослоя до воспроизведения опухолей пациента с помощью 3D-модели клеточной культуры (исследования лекарственных препаратов и разработка методов лечения).

CO2 инкубаторы используются в области иммунологии и биологии опухолей (как развиваются злокачественные опухоли) при 37 °C, CO5% и относительной влажности 95% в условиях нормальной токсичности, а также CO2/O2-инкубаторы при 37 °C, CO2 5% и O2 1% в гипоксических условиях, в зависимости от культивируемых клеточных культур.

Например, в клинических исследованиях онкогенов и опухолевых супрессоров используются инкубаторы с CO2 при 37 °C и CO2 5% в нормоксических условиях. Миссия Американской ассоциации исследований рака AACR заключается в предотвращении и лечении рака с помощью исследований, непрерывного обучения, обмена опытом и сотрудничества.

Узнайте обо всех тематических исследованиях, посвященных CO2-инкубатору

Все тематические исследования, посвященные CO2-инкубатору

От «медицины будущего» до успешного воспроизводства клеток кожи человека

  1. Медицина будущего

В данном тематическом исследовании вы можете прочитать о том, как обеспечить максимальную безопасность образцов и минимальный риск контаминации.

  1. Пересадка кожи спасает жизни

В данном тематическом исследовании рассматривается вопрос, как инкубируются клеточные культуры кожи человека и как обеспечивается равномерное распределение CO2 в инкубаторе.

  1. Исследования стволовых клеток для борьбы с заболеваниями

В данном тематическом исследовании представлены решения для воспроизводимости условий роста и снижения риска контаминации.

  1. Успешное размножение клеток кожи человека

В данном тематическом исследовании можно прочитать о том, как обеспечить безопасное и эффективное культивирование клеточной ткани при максимальной экономии времени и средств.

case studies

Fill out the form to receive the case studies free of charge.

Конструкция и функциии СО2 инкубатора

Валидация

Различные инструкции регулируют обращение с CO2 инкубаторами. В фармацевтической промышленности требования Надлежащей лабораторной практики (GLP) и Надлежащей производственной практики (GMP) описаны в кодексе федеральных нормативных актов (CFR), раздел 21 часть 11. Они регулируют вопросы обращения с измерительными приборами, которые необходимо калибровать и проверять через определенные промежутки времени. Регистратор должен записывать все параметры испытаний, заносить их в программу и копировать на информационный носитель, где они обрабатываются и архивируются.

Все советы и рекомендации, связанные с GLP, можно найти в нашей технической брошюре (на английском языке): "Надлежащая лабораторная практика" – Что за этим стоит?

С какого моментата COинкубатор готов к эксплуатации?

CO2 инкубатор проходит всего три этапа валидации:

  • Квалификация монтажа (IQ): На первом этапе проверяется функциональность всех компонентов COинкубатора.
  • Квалификация функционирования (OQ): На данном этапе проверяется производительность CO2 инкубатора при пустой камере. Это необходимо для ответа на вопрос, возможно ли придерживаться определенного диапазона температур и правильно ли откалибровано регистрирующее устройство.
  • Квалификация эксплуатации (PQ): На данном этапе определяется, способен ли инкубатор поддерживать уровень температуры при загрузке.

 

Вы можете найти всю необходимую информацию о «Надлежащей лабораторной практике» в нашем чек-листе.

«Надлежащая лабораторная практика» (GLP): Ваш чек-лист для исследований и разработок, соответствующих требованиям GLP

Ключевые вопросы о GLP:

Что такое GLP для инкубаторов, климатических камер и вакуумных сушильных шкафов? Какие конкретные шаги можно предпринять для ее внедрения? Какие факторы нужно учитывать? Какие формы свидетельств и документации требуются? И какие решения может предложить BINDER, чтобы помочь вам соответствовать руководящим принципам GLP?

Наш чек-лист «Надлежащей лабораторной практики» призван ответить на эти актуальные вопросы. Кроме того, в нем изложены ключевые критерии GLP, относящиеся к данным устройствам.

glp checklist

Fill out the form to receive the checklist free of charge!

Что нужно учитывать при выборе CO2 инкубатора

Критерии для рассмотрения:

CO2 инкубаторы должны обеспечивать идеальные условия для исследования культур клеток, чтобы предотвратить любой риск контаминации. Учитывая это, перед покупкой CO2 инкубатора важно задать себе следующие вопросы:

1.     Предотвращение контаминации – Какие меры принимаются для предотвращения любого риска контаминации?

2.     Использование – Какова идеальная конструкция CO2-инкубатора, обеспечивающая удобство использования?

3.     Конструкция внутренней камеры – В чем заключаются особенности хорошо продуманного устройства?

4.     Управление влажностью – Как лучше всего предотвратить высыхание клеточных культур?

5.     Подача CO2 Каков самый безопасный и эффективный способ подачи CO2 ?

1. Предотвращение контаминации

Три характеристики устройства, которые могут снизить риск контаминации:

  1. Отсутствие труднодоступных мест, где может остаться загрязнение, таких как вентиляторы и канавки внутри инкубатора.
  2. Закругленные края и углы позволяют легко распылять и стирать дезинфицирующее средство.
  3. Возможность полной стерилизации горячим воздухом всего внутреннего пространства.
Узнать подробнее о рисках заражения можно в данной статье нашего блога (англ.)

2. Обработка и очистка

Интуитивно понятная навигация упрощает процессы и гарантирует отсутствие препятствий, мешающих работе. Также важно, чтобы CO2 инкубаторы легко разбирались, так как их нужно регулярно чистить и перезагружать. Время, необходимое для данного процесса, может варьироваться в зависимости от производителя.

3. Конструкция внутренней камеры

co2 incubator internal boiler

Что касается внутреннего пространства, меньше значит лучше: конструкция должна быть простой, понятной, легко очищаться и не требовать особого ухода. Возможность потенциального загрязнения поверхностей должно быть сведено к минимуму, чтобы гарантировать наилучшие возможные условия для роста культур клеток и тканей.

Стерилизация горячим воздухом должна выполняться простым нажатием кнопки. Чтобы соответствовать стандартам, должна быть предусмотрена возможность дезинфекции всего внутреннего пространства при температуре 180 °C.

4. Управление влажностью

Достаточно влажная среда предотвратит высыхание клеточных культур. Интеллектуальная система управления влажностью обеспечивает высокий уровень влажности, минимальное испарение среды и, по возможности, снижение риска контаминации.

Наиболее существенные преимущества хорошей системы управления влажностью:

  • Испарение среды сведено к минимуму благодаря высокой влажности
  • Сухость внутренних стенок поддерживается за счет ограничения влажности

5. Подача CO2

Цель состоит в том, чтобы добиться полностью равномерного распределения газа в камере. Подходящая система подачи CO2 — это такая система, которая гарантирует постоянное значение pH в инкубационной камере в любое время, чтобы обеспечить идеальные условия для роста клеток.

Датчик CO2 с тщательно продуманной конструкцией быстро реагирует на изменения концентрации газа, тем самым обеспечивая стабильность в долгосрочной перспективе. CO2  инкубаторы доступны с датчиком CO2 снаружи или внутри инкубационной камеры.

Преимущества нахождения датчика внутри инкубационной камеры:

  • Быстро реагирует на колебания концентрации CO2
  • Отсутствуют места, где может остаться загрязнение

Мы обобщили все, что вам нужно иметь в виду перед покупкой CO2 инкубатора, в шести пунктах нашего Руководства для покупателя.

Руководство для покупателя CO2 инкубатора

CO2 инкубаторы предназначены для создания наилучших условий для исследования клеточных культур и предотвращения любого потенциального загрязнения.

Прочтите наше Руководство для покупателя, чтобы узнать больше о 6 пунктах, которые необходимо учитывать при покупке CO2 инкубаторов:

  1. Предотвращение контаминации
  2. Обработка и очистка
  3. Конструкция внутренней камеры
  4. Управление влажностью
  5. Подача CO2
  6. Рентабельность
buyers guide co2 incubator

Complete the form to make sure you get your free Buyer’s Guide!

Модели инкубаторов для любого применения

Модели

CO2 инкубаторы доступны с различными внешними и внутренними размерами, а также с различными значениями температуры, влажности и CO2. Всегда нужно заранее учитывать предполагаемую область применения CO2 инкубатора. Но в любом случае CO2 инкубатор должен надежно предотвращать контаминацию, поддерживать стабильное значение pH внутри камеры и демонстрировать высокий уровень точности температурных параметров.

Культивирование клеток и контаминация

Контаминация — широко распространенная проблема при работе с клеточными культурами. Для предотвращения контаминации требуется использовать стерильные методы работы, а также осторожно обращаться с клеточными культурами. COинкубатор также играет важную роль, поскольку он обеспечивает идеальные условия для роста не только клеточных культур, но и многих нежелательных микроорганизмов. Соответственно, любой высококачественный COинкубатор оснащен рядом функций для предотвращения контаминации. Однако обдуманное решение о покупке CO2 инкубатора не может быть принято исключительно на основе совокупности его технических характеристик. Важно сравнить и оценить общие системы и, в частности, средства защиты от контаминации. Тогда станет понятно, что комплексные системы по своей сути не более безопасны, чем простые. Должна быть предусмотрена система, быстро и просто предотвращающая контаминацию без больших затрат на расходные материалы.

Более подробную информацию о стерилизации горячим воздухом и других мерах по контролю контаминации в COинкубаторах можно найти в технической брошюре "Культивирование клеток без контаминации" (англ.)!


CO2 инкубаторы с дополнительным контролем процесса потребуются для сложных экспериментов по культивации или для создания индивидуальных условий культивации, например в гипоксических условиях. Они предоставят функции, необходимые для уверенного выполнения даже сложных задач инкубации.

BINDER – Качество окупается!

Расходы

Текущие расходы определят, насколько рентабельным будет решение, которое вы примете. Расходы включают:

  • Расходные материалы и быстроизнашивающиеся детали
  • Чистящие средства
  • Затраты на персонал

Простая очистка экономит время и деньги: для правильной очистки CO2 инкубаторов может потребоваться от одной до пяти минут, а это может значительно повлиять на затраты на персонал при использовании нескольких устройств и коротких интервалах загрузки.

co2 incubator bio sensor

Расходные материалы также могут быть решающим фактором при определении затрат, которые могут достигать 1500 евро в год для некоторых производителей.

Уменьшить эксплуатационные расходы поможет CO2 инкубатор, для которого не требуются расходные материалы.

  • Отсутствие затрат на фильтры HEPA
  • Отсутствие затрат на растворы перекиси водорода
  • Отсутствие периодических затрат на УФ-лампы

Определить, насколько выгодной инвестицией будет покупка конкретной модели устройства, можно лишь спустя несколько лет эксплуатации с учетом эксплуатационных расходов.

Вы найдете дополнительную информацию по всем указанным темам в наших технических брошюрах:

Вы найдете дополнительную информацию по всем указанным темам в наших технических брошюрах

Все технические брошюры по CO2 инкубаторам

От «Надлежащей лабораторной практики» до тщательного культивирования клеток"

  1. «Надлежащая лабораторная практика» (GLP): Что за всем этим стоит?

В данной технической брошюре можно прочитать о том, почему принцип «четырех глаз» так важен в процессе утверждения и насколько важно подавать всю документацию полностью.

  1. Валидация и квалификация в контролируемой среде

В данной технической брошюре также объясняется роль компьютерных систем в с и подробно описывается, как работает этот процесс.

  1. Культивирование клеток без контаминации

В данной технической брошюре сравниваются и оцениваются системы в целом и, в частности, средства защиты о контаминации.

whitepaper-en

Fill in the form and get the free whitepaper!

Выберите подходящий CO2 инкубатор для своей области применения

Краткая информация

Важно, чтобы в CO2 инкубаторе точно поддерживались заданные условия окружающей среды, для максимально эффективной защиты образцов. Материал, загруженный в инкубатор, всегда имеет ценность, а этапы исследования обычно довольно продолжительные. Поэтому качество CO2 инкубатора очень важно.

Еще одна вещь, о которой следует помнить: вы должны тщательно очищать CO2 инкубатор перед каждым новым исследованием, чтобы исключить возможность любого перекрестного загрязнения новых образцов. Следовательно, ваше устройство должно легко очищаться. Не менее важно, чтобы ваш CO2 инкубатор функционировал без образования конденсата и создавал оптимальные условия для роста культур.

Если вы примете во внимание все эти критерии, то обязательно найдете подходящий CO2инкубатор для своей области применения! 

Дополнительная информация о CO2 инкубаторе

У вас есть какие-либо вопросы о функциях и области применении CO2 инкубаторов или вы хотите узнать о технических характеристиках наших устройств?

Заполните форму ниже. Сотрудник отдела продаж свяжется с вами в ближайшее время и предоставит экспертную консультацию по вашему запросу.

Мои данные