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東富龍之生命科學家族程序降溫儀助力生物樣本高標準凍存

引      言
       生物樣本大都對溫度極其敏感,尤其是細胞樣本、制品。隨著細胞治療的快速發展,細胞冷凍技術及效果變得更加重要。現在也有一些冷凍降溫是通過高溶度的凍存保護劑保障活率,大劑量的凍存保護劑往往對細胞、回輸受體有害,如何安全有效的提高細胞及制劑的冷凍效果,是一個重要課題。

二、生物樣本凍存步驟
       圖1為生物樣本凍存步驟:干細胞采集或分離培養→產品收集或分裝(冷凍血袋或凍存管等)→預冷(一般4℃)→ 添加冷凍保護劑→ 程序降溫→儲存槽暫存→轉移→長期存儲

圖1 生物樣本凍存步驟

       生物樣品的成功凍存不僅取決于合適的冷凍保護劑,更取決于冷凍的速率、精確的溫度控制和合理的溫度梯度(50℃~-180℃)。
       在細胞凍存的過程中,樣本內水分會從液相轉變為固相,水分也隨之散失,導致細胞內鹽、代謝物濃度改變,進而造成滲透壓失衡,直接影響凍存細胞的復蘇。同時冷凍的速率太快或者太慢,容易導致細胞內水分喪失或形成大冰晶,都不利于細胞存活。另外,生物樣本內水分的相變過程也伴隨著潛熱釋放的現象,在從液相轉變為固相時會釋放出大量熱量,使樣本溫度瞬速上升(圖2),細胞往往會在溫度劇烈變化中死亡。


圖2 從液相轉變為固相時釋放出大量熱量

       傳統的生物樣本降溫通常采用-80℃低溫冰箱進行分步驟冷凍,該方法的不足為:耗時長,整個降溫過程大約需要一天的時間;在降溫過程中需要人為多次轉移,給樣本的降溫帶來眾多不可控因素,從而導致樣本的存活率降低;無法有效地消除結晶過程中釋放的潛熱,增大了樣本的死亡率。


三、使用程序降溫儀對生物樣本降溫
       使用程序降溫儀對生物樣本進行降溫,不僅可以彌補傳統樣本降溫的不足之處,而且可以做到降溫全流程可監控追溯。圖3為使用程序降溫儀的樣本降溫曲線的對比。


圖3 使用程序降溫儀的樣本降溫曲線的對比

四、東富龍程序降溫儀特點
       東富龍開發的LNC340程序降溫儀(圖4)是一種高性能、安全可靠的溫度變化速率可控的冷凍設備,可以廣泛應用于輕工、農、醫、基礎生物研究等各個領域中,用于淋巴細胞、組織庫、骨髓細胞、腫瘤細胞,動植物細胞、心肌細胞等的冷凍。LNC340程序降溫系統采用了最新的溫控技術和液氮分散技術,使程序降溫過程均一穩定。設備具有六個標準預設降溫程序,用戶也可根據自定義方案編輯降溫程序,每個程序最多可編輯20段。其特點如下:


圖 4東富龍開發的LNC340程序降溫儀

4.1 操作界面友好,過程數據可追溯

       觸摸屏顯示可以方便地設置、操作和查詢運行數據;六個標準預設降溫程序,用戶也可根據自定義方案編輯降溫程序,每個程序最多可編輯20段;用戶權限密碼保護,確保數據安全性;通過USB接口可導出降溫過程曲線和相關數據,方便分析和存檔;通過通訊接口,設備可以將實時數據上傳到東富龍生物樣本庫信息化管理系統BIS或第三方管理系統,也可通過此接口對設備進行遠程操控。

4.2 樣品保護的實時監控

      腔室和樣品溫度由T型熱電偶監測,實時監測,運行過程中根據程序實時調控,快速響應,控制精度高;標準警報,以提醒用戶熱電偶故障,加熱器故障,高/低溫限制,溫度跟蹤,電源故障,并完成運行。

4.3 可靠的溫度性能

      優質液氮專用電磁閥,能穩定控制液氮的噴射量,縮小控溫偏差;通過空氣處理系統和液氮注入環實現一致的溫度控制和均勻性;采用環保高效的保溫層技術,使得設備保溫效果更顯著,更節省液氮的使用量;兼容VHP清洗技術。

結      語
       為保證生物樣本有良好的存活率,樣本的降溫過程需要嚴格控制。程序降溫儀可精準控制樣本的降溫過程,確保生物樣本的存活質量。
       東富龍為細胞樣本及其制品長期貯存及上下游環節提供系列化的裝備,開發了實現冷凍降溫工藝過程控制的LNC系列程序降溫儀,開發了可以避免長期貯存期間頻繁存取導致反復凍融的LNS和CCS系列全自動存儲系統,從冷凍降溫、流轉、貯存、存取關鍵工序全工藝流程確保細胞樣本和制品的安全。
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