تستخدم حاضنات ثاني أكسيد الكربون على نطاق واسع في المختبرات في مجالات الطب والصيدلة وعلم الأحياء الدقيقة. تم تصميم حاضنات ثاني أكسيد الكربون للحفاظ على مستويات دقيقة من الرطوبة ودرجة الحرارة وثاني أكسيد الكربون، مما يوفر الظروف المثالية لنمو الخلايا وتطورها. في القسم التالي، سوف نلقي نظرة فاحصة على المبدأ والبناء والتطبيقات ومواصفات المعايرة.
ما هي حاضنة ثاني أكسيد الكربون
حاضنة ثاني أكسيد الكربون هي جهاز لزراعة الخلايا/الأنسجة في المختبر وهي أداة متقدمة لزراعة الخلايا والأنسجة والبكتيريا. الغرض الرئيسي من حاضنة ثاني أكسيد الكربون هو خلق بيئة نمو طبيعية قدر الإمكان لزراعة الخلايا والأنسجة. إنها قطعة أساسية من المعدات اللازمة لتنفيذ علم المناعة والأورام وعلم الوراثة والهندسة الحيوية. الخلايا حساسة للتغيرات في درجة الحموضة ودرجة الحرارة والرطوبة أثناء النمو، والبيئة الخاضعة للرقابة لجميع الحاضنات أمر بالغ الأهمية لنمو الخلايا وانتشارها.
كيف تعمل حاضنة ثاني أكسيد الكربون
في حاضنة ثاني أكسيد الكربون، يتم الحفاظ على تركيز ثابت لثاني أكسيد الكربون عن طريق إضافة ثاني أكسيد الكربون إلى الحاضنة. فهو يحاكي الظروف الفسيولوجية اللازمة لنمو الخلايا وتكاثرها من خلال التحكم في درجة الحرارة والرطوبة وتركيز ثاني أكسيد الكربون. يتم استخدام امتصاص الغربال الجزيئي، وامتصاص المواد الكيميائية، وفصل الغشاء وغيرها من التقنيات بشكل عام لتحقيق التحكم في ثاني أكسيد الكربون وتنظيمه. عادة ما يتم الحفاظ على مستويات ثاني أكسيد الكربون عند حوالي 5%، وهو ما يشبه البيئة الحية. تدعم هذه البيئة الخاضعة للرقابة نمو الخلايا المستنبتة وتوفر منصة موثوقة لتجارب الباحثين.
هيكل حاضنة ثاني أكسيد الكربون
تتكون حاضنة ثاني أكسيد الكربون بشكل عام من غرفة، وثاني أكسيد الكربون، ودرجة الحرارة، والرطوبة، ونظام التحكم الكهربائي، وأجزاء أخرى.
الضميمة
الجسم الرئيسي لحاضنة ثاني أكسيد الكربون، مصنوع عادة من الفولاذ المقاوم للصدأ لمقاومة ممتازة للتآكل، ويحتوي على رفوف استزراع أو صواني لزراعة الخلايا أو الكائنات الحية الدقيقة. وقد تم تجهيز العلبة أيضًا بنوافذ مراقبة سهلة الاستخدام، وإضاءة، وأدوات أخرى، مما يسهل المراقبة السهلة والفعالة للعمليات الداخلية للحاضنة.
نظام التحكم بثاني أكسيد الكربون
نظام التحكم بـ CO2 هو الجزء الأساسي لحاضنة CO2. وتتمثل وظيفتها الرئيسية في التحكم وتنظيم ثاني أكسيد الكربون من خلال الامتصاص الكيميائي، وامتزاز المنخل الجزيئي، وفصل الغشاء، وغيرها من التقنيات. ويتكون بشكل عام من جهاز استشعار وجهاز تحكم ومصدر غاز ثاني أكسيد الكربون وما إلى ذلك.
نظام التحكم في درجة الحرارة
يعد نظام التحكم في درجة الحرارة أيضًا جزءًا مهمًا من حاضنة ثاني أكسيد الكربون؛ وتتمثل مهمتها الرئيسية في التحكم بدقة وتنظيم درجة الحرارة داخل الحاضنة. يتكون نظام التحكم في درجة الحرارة عمومًا من أجهزة التحكم وأجهزة الاستشعار والسخانات وما إلى ذلك.
نظام التحكم في الرطوبة
يعد نظام التحكم في الرطوبة جزءًا مهمًا من ثاني أكسيد الكربون. وتتمثل مهمتها الرئيسية في التحكم الدقيق وتنظيم الرطوبة داخل الحاضنة. يتكون نظام التحكم في الرطوبة عمومًا من وحدات التحكم وأجهزة الاستشعار وأجهزة الترطيب وما إلى ذلك.
نظام التحكم الكهربائي
يعمل نظام التحكم الكهربائي كمحور مركزي لحاضنات ثاني أكسيد الكربون، مما يوفر تحكمًا ومراقبة شاملة لنظام التحكم في ثاني أكسيد الكربون، ونظام التحكم في درجة الحرارة، ونظام التحكم في الرطوبة، والمزيد. ويعد دورها محوريًا في ضمان التشغيل السلس للحاضنة، مما يمنحك راحة البال في بحثك.
أنواع التدفئة لحاضنات ثاني أكسيد الكربون
يعد الحفاظ على درجة حرارة ثابتة داخل الحاضنة أمرًا ضروريًا للحفاظ على نمو صحي للخلايا، ويتوفر ثاني أكسيد الكربون في نوعين من تكوينات التسخين: الحرارة المباشرة والتسخين المغلف بالماء.
| يكتب | الحرارة المباشرة | نوع سترة الماء |
| الايجابيات | يوفر الحرارة مباشرة إلى الحجرة باستخدام عنصر التسخين لاستعادة درجة الحرارة وتركيز الغاز بسرعة، وهو مناسب للحضانة قصيرة المدى والتجارب مع الفتح المتكرر لباب الحجرة | عن طريق تسخين جدران الغرفة بالماء، تعمل حرارة الماء كمخزن حراري وتقلل من الاهتزاز أثناء انقطاع التيار الكهربائي. مثالي للمناطق التي توجد فيها قيود على استخدام الكهرباء أو حيث يوجد انقطاع متكرر للتيار الكهربائي |
| سلبيات | انقطاع التيار الكهربائي غير ممكن | الماء الموجود في الخزان تحت مستوى الماء أو الجاف سوف يقلل من عمر الحاضنة |
كيفية استخدام حاضنة ثاني أكسيد الكربون
قبل الاستخدام:
ضع حاضنة ثاني أكسيد الكربون في بيئة مسطحة وجافة وجيدة التهوية.
قم بتشغيل الطاقة (ملاحظة: يجب ملء حاضنة ثاني أكسيد الكربون من نوع سترة الماء بالماء في خزان المياه أولاً، ثم قم بتشغيل مفتاح الطاقة).
تأكد من أن نقاء غاز ثاني أكسيد الكربون المستخدم يصل إلى المستوى القياسي.
فحص ضغط الاسطوانة. إذا كان أقل من 0.2 ميجا باسكال، يجب استبدال الاسطوانة.
تعقيم الخزان
لا تقم بضبط ضغط الغاز المتدفق بدرجة عالية جدًا. يجب ألا يتجاوز الحد الأقصى لضغط صمام تخفيض الضغط 0.1 ميجا باسكال لمنع خط الأنابيب من الانكسار.
بعد الفحص، أضف الكمية المناسبة من الماء المقطر المعقم أو الماء منزوع الأيونات المعقم إلى خزان الماء المقطر بالخزان. (استبدل الماء الموجود في الخزان مرة واحدة على الأقل كل أسبوعين.)
أثناء الاستخدام:
ضبط درجة الحرارة والرطوبة وتركيز ثاني أكسيد الكربون.
ضع طبق بتري للخلايا أو الأنسجة المراد زراعتها (ارتدِ قفازات معقمة قبل حمل الجسم أو وضعه)
حاول تقصير وقت الفتح وتقليل عدد مرات الفتح لتجنب تلوث الهواء.
بعد الاستخدام:
قم بتنظيف غرفة حاضنة ثاني أكسيد الكربون بعد الاستخدام ولا تصطدم بأجهزة الاستشعار والأجزاء الأخرى.
إذا لن يتم استخدامه مرة أخرى قريبًا، قبل إغلاقه، يجب إزالة الرطوبة الموجودة في الحجرة وفتح الباب الزجاجي للتهوية لمدة 24 ساعة.
يجب إزالة الماء من الغرفة قبل التعامل مع الحاضنة المغلفة بالمياه.
لتفكيك غطاء الدعامة داخل الحجرة، استخدم مفتاح الربط الخاص المرفق مع الوحدة، ولا تستخدم القوة المفرطة.
يجب إخراج الأرفف وأقراص الترطيب الموجودة في حجرة حاضنة ثاني أكسيد الكربون قبل التعامل معها لمنع تعرض الباب الزجاجي للتلف بسبب الاصطدام.
لا يمكن قلب حاضنة ثاني أكسيد الكربون عند التعامل معها ويجب عدم رفع الباب لتجنب تشوه الباب.
ما هي حاضنات ثاني أكسيد الكربون المستخدمة ل
زراعة الخلايا
زراعة الخلايا هي واحدة من الاستخدامات الأكثر شيوعاً للحاضنات، بما في ذلك الخلايا البشرية والحيوانية والنباتية. في زراعة الخلايا، يمكن لبيئة ثاني أكسيد الكربون أن توفر ثاني أكسيد الكربون والعازل اللازم لنمو الخلايا لضمان النمو الطبيعي وتكاثر الخلايا.
الثقافات الميكروبيولوجية
يمكن أيضًا استزراع الكائنات الحية الدقيقة مثل البكتيريا والفطريات والفيروسات في الحاضنة المفضلة للانتشار. ومن الممكن أيضًا المشاركة في زراعة الكائنات الحية الدقيقة والخلايا.
البحوث البيولوجية
يتم تطوير المنتجات الطبية خصيصًا للعلاجات المبتكرة. وفي مجال البحث والتطوير وضمان جودة هذه الأدوية، تتم زراعة الخلايا والأنسجة في حاضنات ثاني أكسيد الكربون.
تطوير أجهزة الاستشعار الحيوية
المستشعر هو جهاز يحول عنصرًا حساسًا من الناحية الفسيولوجية إلى إشارة رقمية يمكن استخدامها لاحقًا للبحث باستخدام المحفزات الفيزيائية أو الكيميائية. تعتبر حاضنات ثاني أكسيد الكربون مثالية لمختلف العمليات، بما في ذلك تجميد الخلايا ونقلها، وإصابة خطوط الخلايا، وتلوين مزارع الخلايا.
كيفية شراء حاضنة ثاني أكسيد الكربون بشكل صحيح؟
بشكل عام، لدى المستخدمين اثنين من المتطلبات الأساسية لحاضنات ثاني أكسيد الكربون:
الأول هو أن حاضنة ثاني أكسيد الكربون يجب أن تكون قادرة على توفير التحكم الأكثر دقة واستقرارًا في درجة الحرارة وتركيز ثاني أكسيد الكربون والرطوبة من أجل تسهيل تقدم أعمالهم البحثية؛
الشرط الثاني هو أن حاضنة ثاني أكسيد الكربون تحمي بشكل فعال من التلوث الميكروبي بداخلها. يمكنه إزالة التلوث بشكل دوري لحماية نتائج البحث ومنع فقدان العينات.
يتم استخدام حاضنة ثاني أكسيد الكربون على نطاق واسع، وهناك العديد من الأنواع والنماذج لحاضنة ثاني أكسيد الكربون في السوق، فكيف نختار حاضنة ثاني أكسيد الكربون المناسبة لثقافة الخلايا؟ قبل اختيار حاضنة ثاني أكسيد الكربون، عليك أن تأخذ في الاعتبار العوامل التالية:
نوع التحكم في درجة الحرارة
طرق التسخين الشائعة هي الحرارة المباشرة ونوع سترة الماء. ويتميز نوع الحرارة المباشرة بتسخين أسرع واستعادة أسرع لدرجة الحرارة مقارنة بالحاضنات المغطاة بالماء، وهو أمر مفيد بشكل خاص للثقافات قصيرة المدى والثقافات التي تتطلب فتح وإغلاق الباب بشكل متكرر. بالإضافة إلى ذلك، فإن تصميم الحرارة المباشرة أبسط بالنسبة للمستخدم من سترة الماء (تتطلب سترة الماء ملء الخزان وتفريغه وتنظيفه ومراقبة تشغيل الخزان بشكل متكرر).
المستشعر: مستشعر الأشعة تحت الحمراء (IR) مقابل مستشعر التوصيل الحراري (TC)
يحدد المستشعر بشكل أساسي اكتشاف تركيز ثاني أكسيد الكربون في الحاضنة. يتم تصنيف أجهزة الاستشعار الشائعة بشكل أساسي على أنها IR أو TC.
يعمل TC عن طريق قياس تغير المقاومة بين اثنين من منظمات الحرارة الكهربائية. ومن عيوبه أن التغير في درجة الحرارة والرطوبة النسبية داخل الحجرة يؤثر على دقة المستشعر. لذلك، عندما تكون ظروف الحضانة الدقيقة مطلوبة ويتم فتح باب الحاضنة بشكل متكرر، فإن نظام التحكم هذا يكون أقل ملاءمة.
يوفر مستشعر الأشعة تحت الحمراء تحكمًا أكثر دقة في ثاني أكسيد الكربون مقارنة بنظام TC. يكتشف مستوى ثاني أكسيد الكربون باستخدام جهاز استشعار بصري. إنها مناسبة بشكل خاص لمزارع الخلايا التي تتطلب فتحًا متكررًا لباب الحاضنة. ومع ذلك، فإن هذا النظام أكثر تكلفة من نظام TC وينبغي النظر فيه مع اعتبارات الميزانية.
نظام الحمل الحراري: الحمل القسري مقابل الحمل الحراري الطبيعي
الحمل الحراري الطبيعي: التدفق الطبيعي للهواء عن طريق التدفق الطبيعي لمبادئ تدفق الهواء (الهواء الساخن إلى الأعلى، الهواء البارد إلى الأسفل، الرياح الطبيعية، إلخ) لتنفيذ التدفق الطبيعي للهواء.
الحمل القسري:
استخدام بعض المشجعين.
معدات التدفئة (أو التبريد).
قنوات (أو قنوات) مصممة خصيصًا لتدفق الهواء في بيئة معينة.
يحتوي الحمل الحراري القسري بشكل عام على مكونات تدخل اصطناعية.
متطلبات الحمل الحراري الطبيعي للمعدات منخفضة جدًا، ولكنها أيضًا طريقة الحمل الحراري الأساسية. ومع ذلك، فإن المعدات المستخدمة لتعزيز تأثير تدفق الهواء عادة ما تكون عبارة عن لوحة عالية الجودة من الفولاذ المقاوم للصدأ ومجهزة بمجاري الهواء. يتم تركيب المراوح لتشكيل الحمل الحراري القسري لتحسين توحيد درجة الحرارة وتركيز ثاني أكسيد الكربون في الحاضنة.
بالإضافة إلى النقاط الثلاث المذكورة أعلاه، والتي تتطلب اهتماما خاصا عند اختيار الحاضنة، ينبغي النظر في النقاط التالية.
1. معدل ودقة استعادة المعلمة بعد فتح الباب
2. سهولة التشغيل
3. جودة ونظافة البيئة الداخلية
4. توفر نظام دورة التعقيم الآلي
5. أداء وجودة الحاضنة
6. تكويم الغرفة
7. قطع الغيار الاختيارية
كيفية معايرة حاضنة ثاني أكسيد الكربون
1. قم بالمعايرة بانتظام:
تعد المعايرة المنتظمة لحاضنة ثاني أكسيد الكربون أمرًا ضروريًا لضمان استقرارها ودقتها. من المستحسن اتباع إرشادات الشركة المصنعة للمعايرة، عادة كل ستة أشهر أو مرة واحدة في السنة.
2. استخدام غاز المعايرة:
وتتطلب عملية المعايرة استخدام غازات المعايرة للتأكد من نقائها وثباتها. وفقا للمعايير الدولية، يجب اختيار غازات المعايرة وإعدادها بشكل صحيح وفحصها قبل المعايرة.
3. درجة الحرارة والرطوبة:
بالإضافة إلى تركيز ثاني أكسيد الكربون، يجب معايرة أجهزة استشعار درجة الحرارة والرطوبة. وهذا يضمن دقة المعلمات البيئية داخل الحاضنة، وهو أمر ضروري لثقافة العينات البيولوجية.
4. إجراءات المعايرة:
يتضمن إجراء المعايرة عادةً ما يلي:
ضبط تدفق الغاز المعايرة وتركيزه.
ضبط بيئة الحاضنة على المعلمات المستهدفة.
الفحص والمعايرة باستخدام أدوات المعايرة.
5. التسجيل والتحقق:
بعد الانتهاء من المعايرة، قم بتسجيل تاريخ المعايرة ونتائج المعايرة ومعلومات المعاير. ثم، تأكد من أن الحاضنة تحافظ على بيئة مستقرة مع مرور الوقت.
الاستنتاج
توفر حاضنة ثاني أكسيد الكربون حالة بيئية مستقرة وخاضعة للتحكم ومحاكية في الجسم الحي لتعزيز نمو الخلايا وتكاثرها والتعبير الوظيفي. التحكم في درجة الحرارة والرطوبة وتركيز ثاني أكسيد الكربون والمعلمات الرئيسية الأخرى يحاكي البيئة الدقيقة للأنسجة الحية لتوفير الظروف المثلى لنمو الخلايا. وهذا مهم لأبحاث وتطبيقات الخلايا مثل بيولوجيا الخلية، وفحص الأدوية، ونمذجة الأمراض.
العربية
