Inkubator

Was ist ein Inkubator?

Der Inkubator wird für die Kultivierung von Tier- und Insektenzellen, E. coli und anderen Bakterien und Pflanzen verwendet.

Er kann eine konstante Umgebung (Temperatur, Luftfeuchtigkeit usw.) kontrollieren und aufrechterhalten, in der diese Organismen und Zellen leicht wachsen können. Schüttelkultursysteme für Bakterien und andere Organismen werden als Bioshaker bezeichnet.

Diejenigen, die Kohlendioxid einführen können, um den pH-Wert des Mediums in der Kultur von Säugetierzellen zu puffern, werden als CO²-Inkubatoren bezeichnet.

Anwendungen für Inkubatoren

Der Inkubator dient hauptsächlich der Temperatur- und Feuchtigkeitskontrolle und der Aufzucht von tierischen Zellen und Mikroorganismen. Der Inkubator wird auch in vielen anderen Bereichen eingesetzt, unter anderem in den Biowissenschaften und der Biologie. Bei der Kultivierung von E. coli werden häufig Proteine gezüchtet, die in den E. coli exprimiert werden sollen.

Die Betriebstemperatur beträgt in der Regel 37 °C, was dem physiologischen Zustand entspricht, kann aber je nach Anwendung von niedrigen bis zu hohen Temperaturen (+4 °C bis +70 °C) verwendet werden.

Funktionsweise des Inkubators

Die funktionelle Steuerung des Inkubators für die Kultivierung hängt vom jeweiligen Experiment ab, doch ist die Einstellung des Brutschranks auf die geeigneten Temperaturbedingungen für alle Experimente von allgemeiner Bedeutung. Die Temperaturregelung kann entweder in der Gasphase bei Gasen oder in der Flüssigphase bei Flüssigkeiten erfolgen. Beide können durch Wände geheizt und gekühlt werden.

In der Gasphase ist die Temperaturregelung einfacher und flexibler, aber die Temperatur kann sich unter dem Einfluss der Umgebungstemperatur leicht ändern. Andererseits ist die Temperatur in der flüssigen Phase zwar schwer zu kontrollieren, aber sie hat hervorragende Wärme- und Kältespeichereigenschaften.

Im Bereich der Biowissenschaften werden die in den Geräten verwendeten Lösungen häufig in der Dampfphase inkubiert, da die Gefahr einer Kontamination der zu inkubierenden Probe besteht.

Arten von Inkubatoren

1. Bioshaker

Ein Bioshaker ist ein Inkubator, der geschüttelt werden kann, was notwendig ist, um das flüssige Medium mit Luft zu mischen. Es gibt zwei Arten des Schüttelns, und zwar das Links-Rechts-Schütteln und das Rotationsschütteln, wobei die Reagenzglas- und Rundkolbenkultur das Links-Rechts-Schütteln und die Dreieckskolbenkultur das Rotationsschütteln verwendet.

In biologischen Labors werden häufig Dreieckskolben für die Bebrütung von Kulturen verwendet, und Dreieckskolben mit Schikanen können die Wachstumszeit verbessern, da sich das Medium und die Luft gut vermischen.

2. CO²-Inkubatoren

Ein CO²-Inkubator ist eine Ausrüstung für die Kultivierung, die die CO²-Zufuhr und die Luftfeuchtigkeit steuern kann. Die Kultur wird in CO² bei etwa 5 % durchgeführt, um den pH-Wert des Mediums konstant zu halten. Im Allgemeinen wird ein pH-Puffer wie Natriumbicarbonat verwendet, um schnelle pH-Änderungen zu verhindern.

Die Luftfeuchtigkeit wird kontrolliert, indem mit sterilem Wasser gefüllte Schalen in die Anlage gestellt werden und durch natürliche Verdunstung eine Luftfeuchtigkeit von 90-95 % aufrechterhalten wird. Bei der Kultivierung von Säugetierzellen unterscheidet sich die Kultivierungsmethode je nachdem, ob es sich um adhärente oder schwimmende Zellen handelt. Bei der Kultivierung von adhärenten Zellen genügt es, eine Platte mit den Zellen in den Inkubator zu stellen, um die Anzahl der Zellen zu erhöhen, während bei schwimmenden Zellen ein Rührer in das Gerät eingebaut werden muss und die Zellen unter ständigem Rühren des Mediums auf dem Rührer kultiviert werden müssen.

Weitere Informationen zu Inkubatoren

1. Inkubatoren für Bakterien

Der Inkubator für Bakterien ist ein Kulturgerät. Es ist mit einem Bimetallthermostat ausgestattet, der eine Temperatur von 38 °C im Inneren des Geräts aufrechterhalten kann. Diese Geräte werden hauptsächlich von Lebensmittelverarbeitern zur Kultivierung von Mikroorganismen (z. B. E. coli und Salmonellen) für Wachstumstests verwendet. Es zeichnet sich dadurch aus, dass es mit Hilfe von Fluoreszenzlampen die durch Reagenzien veränderte Farbe der Mikroorganismen erkennen kann.

In der biologischen Forschung und bei medizinischen Tests werden Ausrüstungen für die Kultivierung von Bakterien und Pilzen (z. B. Schimmelpilze, Hefen) verwendet, die als mikrobiologische Kultivierungsgeräte bezeichnet werden.

2. Inkubatoren für Zellen

Der Inkubator für Zellen wird im Allgemeinen für die Kultivierung von Säugetierzellen menschlichen Ursprungs verwendet. Die wichtigsten Versuchszwecke sind die Beobachtung der Zellen und die Verwendung der in den Zellen exprimierten Proteine.

Alle paar Tage sind folgende Arbeiten erforderlich: der Austausch des Mediums, bei dem altes Medium abgesaugt und neues Medium hinzugefügt wird, um zu verhindern, dass sich die Zellen während der Experimente ablösen, und die Passagekultur, bei der vermehrte Zellen gleichmäßig in mehrere Kulturgefäße mit einer vorher festgelegten Größe und Dichte ausgesät werden.

Für Forscher und Techniker sind diese Aufgaben sehr zeitaufwändig, und der regelmäßige Wechsel des Mediums ist eine große Belastung. In den letzten Jahren haben verschiedene Hersteller automatische Inkubatoren für Zellen entwickelt, die die Passagen und den Wechsel des Mediums automatisch steuern können. Diese Geräte gewährleisten eine stabile und konstante Versorgung mit hochwertigen Zellen.

3. Englischsprachige Bezeichnungen für den Inkubator

Ursprünglich bedeutete Inkubator ein Brutkasten für Vogel- oder Reptilieneier. Abgeleitet von einem Gerät, das eine konstante Temperatur aufrechterhält, wird der Begriff heute auch hier verwendet. Es ist nicht korrekt, in Artikeln den Begriff Inkubator für die Kultivierung von Eiern zu verwenden. Die englische Terminologie für die einzelnen Gerätetypen lautet wie folgt:

• Inkubator: Kulturapparat
• Inkubator für Mikroorganismen: Apparat für die Kultivierung von Bakterien
• Inkubator unter anaeroben Bedingungen: anaerobe Kulturapparatur