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为什么要使用程序降温仪

时间:2019-05-24 浏览次数:384


程序降温仪是实现生物样本低温冻存的关键设备。在常温样本需要向液氮低温环境转移时,可以介导生物样本的降温过程。广泛应用在干细胞移植、脐血冻存、眼角膜、心脏瓣膜、皮肤等器官组织的低温保存等领域,并正在向低温材料学科和农牧领域扩展。
 

样品冻存过程中,降温速率过快/过慢都会对细胞造成损伤以致影响复苏活性。降温过快时,细胞内的水迅速结晶,冰晶会对细胞造成内部损伤;如果降温速度过慢,细胞外的水先结冰,会在细胞内外产生渗透压,会造成细胞脱水,降低细胞复苏率。


以上问题,可通过程序降温仪对降温速率的“精细控制”轻松解决——降温的不同阶段,采用不同的降温速率,可有效减少细胞损伤,提高复苏率。一般为“先慢冻,后快冻”。
 

目前市面上常用的程序降温仪工作原理是,通过微处理器控制系统和电磁阀,控制喷入腔体中的液氮量来控制降温速率。其优点是:控温,受外界环境影响小。尤其是处理大体积样本时,快速喷入的大量液氮更易带走样本中的潜热,从而快速降温,保证更好的样本复苏活性。
 

 

TF Graph


以上是一张较为典型的程序降温仪运行曲线图。由图可以看出,样品在相变过程中(液态->固态)会释放大量潜热。当潜热点出现,冻存液开始结冰时,样本开始释放热量,温度可能反而会上升。此时,就需要向腔体内迅速喷入大量液氮,从而快速降温,拉大温差,带走热量,使得生物样本迅速越过相变期。
 

实践证明:使用程控降温仪经热量补偿后,1-3℃ / min的降温速率可大大提高冻存细胞的复苏率。
 


除此之外,程序降温仪一般均配置有热敏打印机,可以记录生物样本批次冻存的温度曲线,并可打印保存。通过控制过程,消除批次实验中的差异性,保证所有批次生物样本冻存的质量稳定性和可重复性。
 

不过,复苏率才是检验冻存是否成功的重要标准。有时,即使没有程序降温仪设备介导降温程序,只要能够保证样本的稳定复苏率,也是成功的冻存过程。
 

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