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技術(shù)文章

為什么要使用程序降溫儀

更新時間:2019-05-24 瀏覽次數(shù):3220


程序降溫儀是實現(xiàn)生物樣本低溫凍存的關(guān)鍵設(shè)備。在常溫樣本需要向液氮低溫環(huán)境轉(zhuǎn)移時,可以介導(dǎo)生物樣本的降溫過程。廣泛應(yīng)用在干細(xì)胞移植、臍血凍存、眼角膜、心臟瓣膜、皮膚等器官組織的低溫保存等領(lǐng)域,并正在向低溫材料學(xué)科和農(nóng)牧領(lǐng)域擴(kuò)展。
 

樣品凍存過程中,降溫速率過快/過慢都會對細(xì)胞造成損傷以致影響復(fù)蘇活性。降溫過快時,細(xì)胞內(nèi)的水迅速結(jié)晶,冰晶會對細(xì)胞造成內(nèi)部損傷;如果降溫速度過慢,細(xì)胞外的水先結(jié)冰,會在細(xì)胞內(nèi)外產(chǎn)生滲透壓,會造成細(xì)胞脫水,降低細(xì)胞復(fù)蘇率。


以上問題,可通過程序降溫儀對降溫速率的“精細(xì)控制”輕松解決——降溫的不同階段,采用不同的降溫速率,可有效減少細(xì)胞損傷,提高復(fù)蘇率。一般為“先慢凍,后快凍”。
 

目前市面上常用的程序降溫儀工作原理是,通過微處理器控制系統(tǒng)和電磁閥,控制噴入腔體中的液氮量來控制降溫速率。其優(yōu)點是:控溫,受外界環(huán)境影響小。尤其是處理大體積樣本時,快速噴入的大量液氮更易帶走樣本中的潛熱,從而快速降溫,保證更好的樣本復(fù)蘇活性。
 

 

TF Graph


以上是一張較為典型的程序降溫儀運行曲線圖。由圖可以看出,樣品在相變過程中(液態(tài)->固態(tài))會釋放大量潛熱。當(dāng)潛熱點出現(xiàn),凍存液開始結(jié)冰時,樣本開始釋放熱量,溫度可能反而會上升。此時,就需要向腔體內(nèi)迅速噴入大量液氮,從而快速降溫,拉大溫差,帶走熱量,使得生物樣本迅速越過相變期。
 

實踐證明:使用程控降溫儀經(jīng)熱量補償后,1-3℃ / min的降溫速率可大大提高凍存細(xì)胞的復(fù)蘇率。
 


除此之外,程序降溫儀一般均配置有熱敏打印機(jī),可以記錄生物樣本批次凍存的溫度曲線,并可打印保存。通過控制過程,消除批次實驗中的差異性,保證所有批次生物樣本凍存的質(zhì)量穩(wěn)定性和可重復(fù)性。
 

不過,復(fù)蘇率才是檢驗凍存是否成功的重要標(biāo)準(zhǔn)。有時,即使沒有程序降溫儀設(shè)備介導(dǎo)降溫程序,只要能夠保證樣本的穩(wěn)定復(fù)蘇率,也是成功的凍存過程。
 

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