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爲什麽要使用程序降溫儀

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程序降溫儀是實現生物樣本低溫凍存的關鍵設備。在常溫樣本需要向液氮低溫環境轉移時,可以介導生物樣本的降溫過程。廣泛應用在幹細胞移植、臍血凍存、眼角膜、心髒瓣膜、皮膚等器官組織的低溫保存等領域,並正在向低溫材料學科和農牧領域擴展。

樣品凍存過程中,降溫速率過快/過慢都會對細胞造成損傷以致影響複蘇活性降溫過快時,細胞內的水迅速結晶,冰晶會對細胞造成內部損傷;如果降溫速度過慢,細胞外的水先結冰,會在細胞內外産生滲透壓,會造成細胞脫水,降低細胞複蘇率。

以上問題,可通過程序降溫儀對降溫速率的“精細控制”輕松解決——降溫的不同階段,采用不同的降溫速率,可有效減少細胞損傷,提高複蘇率。一般爲“先慢凍,後快凍”。

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和電磁閥,控制噴入腔體中的液氮量來精確控制降溫速率。其優點是:控溫精確,受外界環境影響小。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,保證更好的樣本複蘇活性。

 

TF Graph

以上是一張較爲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->固態)會釋放大量潛熱。當潛熱點出現,凍存液開始結冰時,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:使用程控降溫儀經熱量補償後,1-3℃ / min的降溫速率可大大提高凍存細胞的複蘇率。

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除此之外,程序降溫儀一般均配置有熱敏打印機,可以記錄生物樣本批次凍存的溫度曲線,並可打印保存。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量穩定性和可重複性。

不過,複蘇率才是檢驗凍存是否成功的最重要標准。有時,即使沒有程序降溫儀設備介導降溫程序,只要能夠保證樣本的穩定複蘇率,也是成功的凍存過程。

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