Heidolph и Memmert – оптимальная комбинация для эффективного культивирования клеток

Категория: Шейкеры и миксеры. Техническое описание опубликовано в октябре 2020 года

Оптимальная комбинация для культивирования клеток

Изучение влияния непрерывного встряхивания на температуру среды в климатических камерах

Существует множество способов создания оптимальных условий для культивирования клеток. Будь то закрытая система, например, инкубационный шейкер, или комбинация шейкера и климатической камеры – вариантов множество. В большинстве лабораторий клеточных культур климатическая камера уже является основным оборудованием. Поскольку отдельные шейкеры-инкубаторы занимают много места, которого во многих лабораториях не хватает, использование шейкеров в уже имеющихся климатических камерах зачастую оказывается более удобным вариантом. В данном статье описывается важность поддержания стабильной температуры во время культивирования. С этой целью было проверено влияние шейкеров Heidolph на температуру климатических камер Memmert.

Многочисленные проблемы при культивировании клеток

Использование микроорганизмов в качестве продуцентов различных веществ приобретает все большее значение во многих областях науки и промышленности. Будь то массовое производство лекарств, таких как инсулин, или производство чистых химических веществ. Преимущества говорят сами за себя, например, использование побочных продуктов процесса в качестве возобновляемого сырья, сокращение классических многоступенчатых химических процессов за счет одной стадии ферментации, а в некоторых случаях биотехнологические процедуры являются единственным способом получения определенных продуктов. С ростом популярности этой технологии как в промышленности, так и в исследовательской сфере существует множество различных способов использования микроорганизмов для производственных процессов.

Наряду с преимуществами, подготовка и производство имеют и свои сложности. Например, очень важно всегда обеспечивать стерильную среду, общий выход биомассы может отличаться от партии к партии, а также в зависимости от состава используемой комплексной среды.

Это лишь несколько примеров того, что имеет значение при работе с микроорганизмами или в целом в области клеточных культур. Чтобы не упустить то, что важно для конкретного процесса, необходимо тщательно спланировать процедуру от начала и до конца.

Выбор правильных параметров для процесса

Одним из ключевых факторов для всего процесса является рост микроорганизмов. В зависимости от того, какой вид микроорганизмов выбирается для осуществления процесса, необходимо учитывать различные параметры. Их можно разделить на химические и физические. Химические параметры –это состав питательной среды (макро- и микроэлементы) и концентрация кислорода. Физические параметры – это в основном те, которые касаются всего, что находится вокруг используемого реактора, инкубатора или климатической камеры. К ним относятся рН, температура, осмолярность и физическое воздействие перемешивающего устройства. Особенно важным фактором для всего процесса является температура, так как она регулирует химические и ферментативные реакции внутри клетки.

Климатическая камера – универсальный помощник в каждой лаборатории

Климатическая камера используется для культивирования чувствительных к стрессу клеток, агаровых пластин и для аналитических методов, таких как гибридизация. В настоящее время на рынке представлен широкий выбор климатических камер. Большинство моделей имеют температурный диапазон от комнатной +5 °C до 100 °C, а также возможность обогащения атмосферы CO₂, что является важным фактором при культивировании клеток. Если для работы требуется температура ниже 25 °C, лучшим выбором будет климатическая камера с принудительным охлаждением.

Все вышеперечисленные технические характеристики можно найти и в инкубационных шейкерах. Так в чем же преимущество комбинации шейкера с климатической камерой? Поскольку почти каждая лаборатория сталкивается с проблемой пространства, вполне очевидно, что необходимо максимально задействовать имеющиеся ресурсы. Учитывая, что не каждый день бывает необходимость одновременно встряхивать и инкубировать клетки, проще поместить уже имеющийся шейкер в имеющуюся климатическую камеру. При этом возможно использование шейкеров с различным характером движения в одной камере, что увеличивает возможность одновременного применения в различных целях.

• Цель: Тестирование влияния непрерывного встряхивания на температуру среды в климатических камерах

Влияние колебаний температуры на рост микроорганизмов является критически важной переменной. Компания Heidolph протестировала влияние аппарата Unimax 1010 на температуру при непрерывном встряхивании в климатических камерах Memmert HPP260 и HPP410.

• Метод: Анализ влияния шейкера Heidolph Unimax 1010 на колебания температуры в климатических камерах Memmert

Серия испытаний проводилась в двух климатических камерах разного размера. В зависимости от размера климатической камеры внутрь можно установить различное количество шейкеров. Камера Memmert HPP260 оснащена двумя шейкерами, камера Memmert HPP410 – тремя шейкерами той же серии. Фактическое измерение температуры производилось внутри культуральной среды. Для этого в колбу Эрленмейера объемом один литр заливается 800 мл воды; число оборотов в минуту устанавливается на 80; общее время экспериментов составляет 48 ч.

A: Камера Memmert HPP260 в сочетании с двумя устройствами Heidolph Unimax 1010

Два шейкера Heidolph Unimax 1010 размещались в климатической камере. Один из них оснащался платформой с держателем для колб Эрленмейера. Экспериментальная установка показана на рисунке 1. Для контроля температуры во время эксперимента датчик помещается внутрь среды. В таблице 1 приведены общие условия эксперимента.

Кривая «температура-время» в ходе эксперимента представлена на рисунке 2. В начале эксперимента среда имеет температуру 25,6 °C и достигает желаемой фактической температуры 37 градусов через 374,1 минуты.  Для того чтобы получить точную картину колебаний температуры, эксперимент продолжается около 48 часов. 

Таб. 1: Параметры, использованные в эксперименте

Б: Камера Memmert HPP410 в комбинации с тремя устройствами Heidolph Unimax 1010

Серия испытаний основана на экспериментах с камерой Memmert HPP260. Разница заключается в том, что в климатической камере Memmert HPP410 размещены три шейкера.

Три устройства Heidolph Unimax 1010 помещены в камеру Memmert HPP410. Один из шейкеров оснащен платформой с держателем для колбы Эрленмейера. Объем среды составляет 800 мл соответственно; термометр помещается в среду. Заданная температура, которую необходимо достичь и удерживать, составляет 37 градусов, продолжительность эксперимента - 2,872 минуты. На шейкере установлена скорость 80 об/мин. В таблице 3 приведена сводка всех установленных параметров для серии испытаний.

Ход серии испытаний показан на рисунке 3. В начале эксперимента среда имеет температуру 22,8 °C и достигает желаемой температуры 37 °C – через 372 минуты. Эксперимент проводится в течение 48 часов, чтобы можно было точно наблюдать любые колебания температуры. В целом, отклонение от заданной температуры составляет ±0,7 °C соответственно. 

Рис. 3: График стабильности температуры среды в течение 2872 мин в климатической камере Memmert HPP410 с тремя устройствами Heidolph Unimax 1010

Таб. 4: Результаты испытания, проведенного с помощью камеры Memmert HPP410 и трех устройств Heidolh Unimax 1010

В: Обсуждение результата

Отклонение температуры во время серии испытаний камеры Memmert HPP260 составляет ±0,3 °C соответственно. Это отклонение может быть легко скорректировано во время внесения или инкубации клеточной культуры. В целом, влияние двух устройств Heidolph Unimax 1010 на стабильность температуры в климатической камере незначительно.

Колебания температуры с тремя шейкерами в камере Memmert HPP410 составляют ±0,7 °C. Это не выходит за рамки погрешности, что означает, что данная экспериментальная установка по-прежнему подходит для чувствительных областей применения.

Заключение

Эксплуатация шейкеров Heidolph в климатических камерах Memmert – оптимальное решение для культивирования клеток.

Серия испытаний доказывает отсутствие значительных колебаний температуры при непрерывной работе шейкеров Heidolph Unimax 1010 в климатических камерах Memmert. Кроме того, рост чувствительных к температуре организмов не нарушается. В целом, это мощный инструмент для совершенствования технологического процесса.

В нашем каталоге вы найдёте оборудование, представленное в статье: