1.14: Regulacja temperatury w laboratorium: konserwowanie próbek na zimno

Konserwacja próbek laboratoryjnych, próbek i odczynników jest wymogiem laboratoriów badawczych na całym świecie. Skutecznym sposobem na zachowanie integralności i żywotności próbki w czasie jest utrzymywanie jej w niskich temperaturach.

Niezależnie od tego, czy pracujesz z próbką na stanowisku laboratoryjnym, czy przechowujesz próbkę po zakończeniu eksperymentu, można zastosować różne metody chłodzenia. Ten film pokaże rodzaje środków chłodzących i przyrządów zwykle znajdujących się w laboratorium i pomoże Ci zrozumieć, jakie rodzaje próbek są przechowywane w jakich temperaturach.

Wybór czynnika chłodzącego jest uzależniony od charakteru przeprowadzanej procedury eksperymentalnej.

Konwencjonalny lód jest logicznym wyborem do przechowywania próbek w krótkim okresie. Prawdopodobnie wiesz, że lód to zamarznięta woda, która ma temperaturę topnienia 0 °C przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym, jak widać na tym schemacie fazowym. Być może nie wiesz, że czasami określa się go mianem "mokrego lodu", ponieważ staje się płynny, gdy nagrzewa się w temperaturze pokojowej.

"Mokry lód" jest idealny do utrzymywania próbek i odczynników w niskiej temperaturze podczas pracy z nimi lub ich transportu.

Podczas gdy "mokry lód" to stały H2O, "suchy lód" to stała forma dwutlenku węgla, który ma temperaturę topnienia -78,5 °C. Suchy lód nie topi się w ciecz pod ciśnieniem atmosferycznym, ale przekształca się bezpośrednio w gazowy dwutlenek węgla w procesie zwanym sublimacją. Sublimacja odnosi się do przesunięcia fazy materii ze stanu stałego bezpośrednio do gazu i zachodzi poniżej punktu potrójnego na diagramie fazowym.

Używaj suchego lodu podczas pracy z próbkami biologicznymi, takimi jak zamrożone komórki lub tkanki bakteryjne lub ssaków, które są zwykle przechowywane w temperaturach znacznie poniżej 0°C.

Suchy lód jest również korzystny, ponieważ nie pozostawia osadów po zmianie stanu, co czyni go idealnym do budowy kąpieli zamrażającej poprzez zalanie płynu suchym lodem.

Ciekły azot jest skondensowanym gazowym azotem i jest. powszechnie zapisywane jako "LN2". Pod ciśnieniem atmosferycznym ciekły azot wrze, czyli przechodzi z cieczy w gaz, w temperaturze -196 °C, co widać na jego wykresie fazowym.

Gdy konieczne jest przechowywanie próbek biologicznych w temperaturach niższych niż te, które może uzyskać większość zamrażarek laboratoryjnych, stosuje się ciekły azot.

Ciekły azot może być przechowywany w dewarze lub kolbie próżniowej z luźno dopasowaną pokrywą lub w dużym zbiorniku Dewara wyposażonym w zawór nadmiarowy, aby zapobiec wzrostowi ciśnienia w systemie.

Chociaż suchy lód i ciekły azot są nietoksyczne, są materiałami niebezpiecznymi i nie należy z nimi obchodzić się, dopóki nie zostaniesz przeszkolony przez doświadczonego członka laboratorium.

Ze względu na ekstremalnie niskie temperatury ciekłego azotu i suchego lodu w kontakcie ze skórą może dojść do poważnego uszkodzenia tkanek. Zawsze noś odpowiednią ochronę, w tym rękawice kriogeniczne i fartuch laboratoryjny. Używaj narzędzi do manipulowania próbkami, aby uniknąć kontaktu ze skórą.

Ponadto hermetyczne pojemniki nigdy nie powinny być używane do przechowywania suchego lodu lub ciekłego azotu, ponieważ te czynniki chłodzące zmieniają stan skupienia na gaz. W warunkach hermetycznych może wzrosnąć ciśnienie, co prowadzi do wybuchu.

A teraz przejdźmy do przyrządów, które utrzymują próbki w niskiej temperaturze... Chłodziarki i zamrażarki laboratoryjne regulują temperaturę ściślej niż te, które można znaleźć w domu, aby zapewnić jednolitą temperaturę w całym urządzeniu.

Są one zazwyczaj wyposażone w systemy monitorowania temperatury i alarmy, które włączają się po znacznej zmianie temperatury.

Nigdy nie przechowuj żywności ani napojów w laboratoryjnych lodówkach lub zamrażarkach, ponieważ może to spowodować zanieczyszczenie toksycznymi chemikaliami lub bakteriami. Będziesz musiał znaleźć inne miejsce do przechowywania lunchu.

Lodówki są utrzymywane w temperaturze 4°C i zwykle używane do tymczasowego przechowywania próbek, zwłaszcza gdy zamrożenie może mieć wpływ na integralność próbki.

Wiele odczynników i roztworów jest przechowywanych w temperaturze 4°C, aby przedłużyć ich okres przydatności do spożycia, w tym pożywki do hodowli tkankowych i wylane płytki do hodowli komórkowych, które są podgrzewane przed użyciem.

Komory chłodnicze idealnie nadają się do przechowywania większych urządzeń, które powinny pracować w niskich temperaturach, takich jak urządzenia do chromatografii cieczowej.

Zamrażarki klasy laboratoryjnej mają temperaturę od -20 ° C do -196 ° C dla zamrażarek kriogenicznych.

Do przechowywania kwasów nukleinowych i odczynników, takich jak enzym restrykcyjny, -20 °C jest odpowiednim wyborem. Po wyjęciu z zamrażarki próbki i odczynniki należy przechowywać na lodzie.

-80°C i zamrażarki kriogeniczne nadają się do przechowywania zamrożonych tkanek i komórek przez dłuższy czas po kriokonserwacji w ciekłym azocie. Suchy lód jest zwykle używany do transportu próbek pobranych z zamrażarek o temperaturze -80 °C.

Kriokonserwacja to termin odnoszący się do długotrwałego przechowywania tkanek, a nawet żywych komórek. W temperaturach poniżej zera wszelka aktywność biologiczna, w tym reakcje, które degradują próbkę, zostaje skutecznie zatrzymana.

Podczas zamrażania żywych komórek i tkanek mogą tworzyć się kryształki lodu, prowadzące do odwodnienia i uszkodzenia komórek, a także gromadzenia się cząsteczek substancji rozpuszczonej do szkodliwych stężeń.

Zamrażanie zatrzaskowe lub błyskawiczne to proces, w którym próbki biologiczne są szybko zanurzane w ciekłym azocie lub mieszaninie suchego lodu i etanolu, tak aby nie mogły tworzyć się duże kryształki lodu i nie uszkadzać komórek. Krioprotektanty mogą być również stosowane jako dodatek ograniczający tworzenie się lodu.

Jako alternatywę dla błyskawicznego zamrażania, maszyny mogą być używane do powolnego kontrolowania procesu zamrażania, który jest potrzebny do kriokonserwacji zarodków owiec, które tu widzisz.

Ostatnio witryfikacja została wprowadzona jako metoda kriokonserwacji komórek i tkanek bez żadnych uszkodzeń spowodowanych kryształkami lodu. Proces ten przekształca ciecz w próbce w niekrystaliczne, szkliste ciało stałe poprzez szybkie chłodzenie w obecności niektórych krioprotektantów.

Właśnie obejrzałeś wprowadzenie JoVE do chłodzenia próbek laboratoryjnych i odczynników.

W tym filmie dokonaliśmy przeglądu różnych rodzajów środków chłodzących i urządzeń oraz przykładów, kiedy należy stosować każdą metodę chłodzenia. Wprowadziliśmy również kilka sposobów kriokonserwacji próbek biologicznych. Dzięki za oglądanie.