在細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)中,“樣品保護(hù)性能”是衡量培養(yǎng)箱品質(zhì)的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)之一。它不僅決定細(xì)胞是否能在最優(yōu)環(huán)境下穩(wěn)定生長,還關(guān)乎實驗結(jié)果的重復(fù)性、安全性及樣品長期保存的成功率。
樣品保護(hù)的內(nèi)涵可分為三層:
環(huán)境穩(wěn)定保護(hù)——保持溫度、濕度、氣體濃度在恒定范圍內(nèi);
污染防控保護(hù)——防止細(xì)菌、真菌、支原體、氣溶膠及交叉污染;
系統(tǒng)安全保護(hù)——保障斷電、氣源波動、異常操作等情況下樣品不受損害。
Thermo Fisher Heracell 240i 培養(yǎng)箱正是圍繞這三層核心目標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)化設(shè)計的。它通過先進(jìn)的傳感控制、材料工藝與智能系統(tǒng)相結(jié)合,為敏感細(xì)胞系(包括干細(xì)胞、原代細(xì)胞、類器官、免疫細(xì)胞等)提供了長期穩(wěn)定且可追溯的培養(yǎng)環(huán)境。
Heracell 240i 采用直熱式(Direct Heat)結(jié)構(gòu),四周及底部均設(shè)有獨立加熱元件,實現(xiàn)全方位均勻加熱。與傳統(tǒng)水套式不同,直熱式加熱響應(yīng)更快、熱慣性小,能在外界溫度波動或開門操作后迅速恢復(fù)恒定環(huán)境,從根源上減少因溫度波動對細(xì)胞生理狀態(tài)造成的影響。這種快速響應(yīng)能力,是防止細(xì)胞代謝紊亂、維持pH穩(wěn)定的重要保護(hù)環(huán)節(jié)。
腔體內(nèi)壁采用不銹鋼無縫焊接、圓角過渡設(shè)計,無銳角、無縫隙、無螺釘暴露。此種結(jié)構(gòu)不僅便于清潔,更可顯著降低污染源積聚。實驗環(huán)境中最常見的隱患之一是殘留液體或有機物在角落滋生微生物,而圓角一體化設(shè)計有效杜絕了這一問題。
Heracell 240i 設(shè)有外層保溫門與內(nèi)層氣密玻璃門。外層金屬門可防止溫度波動,內(nèi)層門為高透明鋼化玻璃,具備良好的氣密性能,可將艙體分為若干獨立小區(qū)。當(dāng)操作僅涉及部分樣品時,只需打開對應(yīng)子區(qū),其他區(qū)域仍能維持穩(wěn)定環(huán)境。這種分區(qū)式樣品保護(hù)機制顯著減少氣體流失與溫濕波動,保護(hù)未操作樣品免受擾動。
Heracell 240i可配置紅外(IR)或熱導(dǎo)(TC)傳感器,實時監(jiān)測CO?濃度。IR傳感器對濕度不敏感,響應(yīng)速度快,能在濃度波動時迅速調(diào)節(jié)??刂葡到y(tǒng)采用閉環(huán)PID算法,確保氣體濃度變化平滑,不產(chǎn)生過沖或延遲。對于需要控制氧氣環(huán)境的實驗(如低氧培養(yǎng)或干細(xì)胞維持),設(shè)備支持O?調(diào)節(jié)模塊,可精確控制1%–21%范圍,滿足不同細(xì)胞類型的生理需求。
這種高精度的氣體調(diào)控不僅維持pH穩(wěn)定,還能避免細(xì)胞因氣體環(huán)境波動產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng),從而保障樣品的代謝穩(wěn)定性與生長一致性。
每次開門操作都會造成CO?濃度降低與濕度損失。Heracell 240i通過風(fēng)扇輔助循環(huán)和智能算法,在門關(guān)閉后能在數(shù)分鐘內(nèi)恢復(fù)到設(shè)定濃度。氣流均勻性設(shè)計保證了艙內(nèi)各點氣體濃度一致,不會出現(xiàn)局部偏差。氣體環(huán)境快速回穩(wěn)意味著細(xì)胞不會經(jīng)歷突發(fā)的pH變化,有助于維持細(xì)胞膜穩(wěn)定性與代謝連續(xù)性。
設(shè)備具備雙氣源自動切換系統(tǒng)(Gas Guard),當(dāng)主氣瓶氣壓下降時,系統(tǒng)會自動切換至備用氣源,防止氣體供應(yīng)中斷。此設(shè)計尤其適合長周期實驗(如干細(xì)胞分化、類器官培養(yǎng)),可在無人值守時持續(xù)保障氣氛穩(wěn)定,是樣品保護(hù)性能的重要安全層。
Heracell 240i 內(nèi)部加熱系統(tǒng)由多點溫度傳感器監(jiān)控,溫控精度可達(dá)±0.1°C。系統(tǒng)持續(xù)校準(zhǔn)各區(qū)域溫度,確保上下層之間差異極小。對于溫度敏感的細(xì)胞,如胚胎干細(xì)胞、神經(jīng)元、上皮細(xì)胞等,這種恒溫環(huán)境可最大限度減少細(xì)胞應(yīng)激與生理波動。
設(shè)備采用無明水盤(Pan-less)設(shè)計,通過底部加熱水槽提供濕度,避免開放水面導(dǎo)致的細(xì)菌滋生或雜質(zhì)沉積。地板加熱系統(tǒng)可快速蒸發(fā)水分,保持高濕度(≥95% RH),防止培養(yǎng)基蒸發(fā)與滲透壓變化。
濕度穩(wěn)定性對細(xì)胞保護(hù)意義重大。若濕度下降導(dǎo)致培養(yǎng)液濃縮,會引起pH值上升、滲透壓變化,從而損傷細(xì)胞膜。Heracell 240i 的濕度動態(tài)控制有效避免了此類風(fēng)險,為長周期培養(yǎng)提供持續(xù)保護(hù)。
Heracell 240i 配備專利的ContraCon自動滅菌系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過95°C濕熱循環(huán)對整個腔體進(jìn)行消毒,包括內(nèi)壁、風(fēng)扇、傳感器、氣體導(dǎo)管和擱板。滅菌過程約需18小時,可殺滅細(xì)菌、真菌、支原體等常見污染源,確保內(nèi)部無殘留微生物。
與化學(xué)消毒相比,高溫滅菌具有更徹底、無殘留、無化學(xué)氣味的優(yōu)勢。滅菌結(jié)束后,無需人工擦拭或通風(fēng)即可直接使用,降低二次污染風(fēng)險。
部分型號可配HEPA空氣過濾模塊,持續(xù)凈化艙內(nèi)氣體循環(huán)。過濾器能去除99.97%以上的0.3微米顆粒,防止外界空氣中微?;蛭⑸镞M(jìn)入腔體。這對開放式樣品(如培養(yǎng)皿、開放孔板)尤為重要,可減少空氣中浮游污染物附著。
氣體輸入端設(shè)有無菌過濾器,所有進(jìn)入腔體的氣體(CO?、O?、N?)均經(jīng)0.2 μm級過濾。過濾器位置接近氣體入口,能在氣體調(diào)節(jié)前攔截顆粒與微生物,保障氣源純凈度。此外,氣體通道采用惰性材質(zhì)與密封接口,防止管道內(nèi)部析出或氣體交叉污染。
腔體擱板、支架、風(fēng)扇罩等均可快速拆卸,方便清洗與高溫消毒。所有部件均使用醫(yī)用級不銹鋼制造,耐腐蝕、無有害氣體釋放。模塊化結(jié)構(gòu)讓用戶能夠定期徹底清潔,維持長期無菌環(huán)境。
Heracell 240i 可配置六塊獨立氣密玻璃門。每塊門對應(yīng)腔體的一個子區(qū)域,開關(guān)時互不干擾。這樣,當(dāng)用戶僅操作其中一組樣品時,其余部分仍保持封閉狀態(tài),防止氣流擾動造成微粒擴散或污染傳播。該結(jié)構(gòu)在多用戶共享或多實驗并行時尤其有效,可防止交叉污染。
腔體內(nèi)表面經(jīng)過鏡面拋光處理,表面粗糙度極低,微生物無法附著或形成生物膜。同時不銹鋼材料在高濕高溫環(huán)境下仍具有抗腐蝕性,不會釋放雜質(zhì)或金屬離子,從源頭上保護(hù)樣品純凈度。
雙層門封采用高耐溫硅膠密封條,可在高濕環(huán)境下保持柔性和密閉性。門封設(shè)計為可拆卸式,便于清洗和更換。良好的密封性能不僅防止外界空氣進(jìn)入,也減少內(nèi)部濕氣和氣體泄漏,是保持艙內(nèi)無菌狀態(tài)的重要屏障。
設(shè)備配有過溫保護(hù)與斷電恢復(fù)功能。當(dāng)溫度偏離設(shè)定范圍或電源中斷時,系統(tǒng)會自動報警并保存當(dāng)前參數(shù)。電力恢復(fù)后,控制系統(tǒng)可按原設(shè)定自動重啟,繼續(xù)維持環(huán)境穩(wěn)定。這樣可防止突發(fā)斷電導(dǎo)致樣品受熱或冷卻損傷。
內(nèi)置門開檢測傳感器,當(dāng)艙門長時間未關(guān)閉或未密封時,系統(tǒng)發(fā)出警報,提醒操作人員及時處理。該功能可防止因門未關(guān)緊而造成氣體泄漏、濕度下降、樣品干涸等問題。
240i 內(nèi)置系統(tǒng)自檢程序,可實時監(jiān)測溫度、濕度、CO?、O?等關(guān)鍵參數(shù)的運行狀態(tài)。一旦檢測到傳感器漂移或調(diào)節(jié)異常,系統(tǒng)會發(fā)出報警提示,防止隱性故障導(dǎo)致環(huán)境失控。同時,設(shè)備支持?jǐn)?shù)據(jù)記錄與導(dǎo)出,用戶可追蹤每次操作、開門次數(shù)、滅菌記錄等,方便質(zhì)量管理與溯源。
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