Лабораторные морозильники
Лабораторные морозильники
Лабораторные морозильники являются наиболее распространенными приборами в лабораториях. Эти устройства по конструкции похожи на бытовые, они бывают различных температурных диапазонов, форм и размеров.
Лабораторные морозильники делятся на 4 основные температурные группы:
- стандартные лабораторные морозильники -25ºC ~ -40ºC – для хранения биологических образцов;
- низкотемпературные морозильники -60ºC – для замораживания и безопасного хранения биологических образцов, препаратов крови, клеток;
- ультранизкотемпературные морозильники -86ºC – для надежного длительного хранения и стабильности;
- криоморозильники -164ºC – для охлаждения препаратов до чрезвычайно низких температур.
Вертикальные модели лабораторных морозильников имеют открывающуюся вперед внешнюю дверцу и несколько отделений. Большинство из них также имеют внутренние дверцы, чтобы при открытии одного отделения охлажденный воздух не выходил из неоткрытых отделений.
Лабораторные морозильные камеры горизонтального типа имеют открывающуюся сверху крышку, одно большое отделение. Поскольку теплый воздух поднимается, а холодный опускается, в морозильных ларях при открывании крышки температура меняется не так сильно. Недостатком такого типа оборудования является то, что оно занимает больше места на полу, и образцы не так доступны, как в вертикальных вариантах.
Лабораторные морозильники используются в фармацевтических подразделениях, исследовательских лабораториях, больницах, банках крови, на производстве, для тестирования материалов и диагностики.
Вам может быть интересно: ламинарные шкафы.
Вопрос/Ответ
Стандартные лабораторные морозильники (−20°C) предназначены для хранения реагентов, ферментов, праймеров, сывороток, реакционных смесей и большинства биологических образцов, не требующих более глубокого замораживания — они являются базовым оборудованием любой молекулярно-биологической и биохимической лаборатории. Низкотемпературные морозильники (−40…−60°C) обеспечивают более длительное хранение термолабильных ферментов, вирусных препаратов, липидов и образцов для метаболомики — при −40…−60°C скорость деградации большинства биомолекул на порядок ниже, чем при −20°C. Ультранизкотемпературные морозильники (ULT, −80°C и ниже) применяются для долгосрочного хранения клеточных линий, тканевых банков, плазмы, ДНК-библиотек и биобанков — при −80°C большинство биологических образцов сохраняют стабильность в течение десятилетий; криоморозильники (−150°C и ниже, работающие на жидком азоте или механическом охлаждении) используются для наиболее долгосрочного хранения и криоконсервации живых клеток и тканей.
ULT-морозильник (ultra-low temperature freezer) — это двухкаскадная или трёхкаскадная компрессорная холодильная система, обеспечивающая температуру в рабочей камере −70…−86°C; двухкаскадная система использует два последовательных холодильных контура с разными хладагентами, первый из которых охлаждает конденсатор второго, позволяя достичь температур, недостижимых для одноступенчатых систем. Требования к размещению: помещение с принудительной вентиляцией (ULT-морозильник выделяет значительное количество тепла — 1000–2000 Вт, что соответствует мощности нескольких обогревателей) и температурой окружающей среды не выше +32°C (оптимально +18…+25°C) — превышение допустимой температуры окружающей среды является наиболее частой причиной выхода компрессоров из строя и потери образцов. Электропитание должно быть стабильным с заземлением; морозильники мощностью свыше 10–15 А подключают к выделенной розетке или отдельному автомату, а в критических применениях (биобанки, клинические хранилища) — к источнику бесперебойного питания (ИБП) с возможностью автоматического переключения на резервный генератор.
Скорость замораживания является критическим параметром для биологических образцов: слишком медленное замораживание приводит к образованию крупных кристаллов льда, разрушающих клеточные структуры и мембраны, тогда как слишком быстрое (без криопротекторов) вызывает осмотический шок и внутриклеточную кристаллизацию. Для криоконсервации живых клеток используют контролируемое замораживание со скоростью −1°C/мин в присутствии криопротектора (ДМСО 5–10% или глицерин) с помощью программируемого криостата или изопропанолового контейнера («мистер Фрости»), который помещают в морозильник −80°C и обеспечивают охлаждение с требуемой скоростью. Для небиологических образцов (реагенты, буферные растворы, экстракты) скорость замораживания менее критична — их можно помещать непосредственно в −20°C или −80°C; однако образцы с высоким содержанием белка или нуклеиновых кислот рекомендуется предварительно охлаждать на льду, а затем переносить в морозильник, избегая резкого термического шока.
При −20°C: ферменты и антитела сохраняют активность 6–24 месяца (зависит от состава буфера и наличия стабилизаторов), ДНК и РНК — 6–12 месяцев при условии отсутствия нуклеаз и правильно подобранного буфера (ТЕ для ДНК, DEPC-вода для РНК), клеточные экстракты и сыворотки — 3–12 месяцев; каждое размораживание и повторное замораживание сокращает срок хранения и должно быть сведено к минимуму за счёт аликвотирования. При −80°C сроки хранения принципиально увеличиваются: геномная ДНК — десятилетия, РНК — 5–10 лет при правильном хранении в DEPC-воде или RNAlater, белки и ферменты — 2–5 лет, клеточные линии (в ДМСО) — 10–20 лет и более, вирусные препараты — 2–5 лет; при этом ключевым фактором является стабильность температуры — каждое колебание температуры ускоряет деградацию. Наиболее разрушительным фактором при долгосрочном хранении является не абсолютная температура, а циклы замораживания-оттаивания и кратковременные повышения температуры при открывании морозильника — именно поэтому все ценные образцы должны быть аликвотированы на однократное использование перед помещением на долгосрочное хранение.
Наиболее частые причины выхода из строя ULT-морозильников: перегрев компрессоров вследствие засорения конденсатора пылью (конденсатор необходимо очищать пылесосом или мягкой щёткой не реже одного раза в 3–6 месяцев), повреждение уплотнителя двери (приводит к образованию наледи внутри камеры, снижению эффективности охлаждения и постепенному повышению температуры хранения) и утечка хладагента (постепенное снижение холодопроизводительности, определяемое по увеличению времени достижения рабочей температуры после открытия двери). Размораживание морозильника (дефростация) рекомендуется проводить не реже одного раза в год или при накоплении наледи толщиной более 5–10 мм на стенках камеры — избыточная наледь значительно снижает теплообмен и увеличивает нагрузку на компрессор; перед дефростацией образцы переносят в резервный морозильник или упаковывают в сухой лёд. Плановое техническое обслуживание (очистка конденсатора, проверка уплотнителей дверей, контроль давления в холодильном контуре, калибровка датчиков температуры) должно проводиться сертифицированным сервисным инженером не реже одного раза в год — для морозильников, содержащих невосполнимые образцы, рекомендуется заключить договор на приоритетное сервисное обслуживание с гарантированным временем выезда специалиста.