Wasser ist Leben – auch im CO2-Brutschrank

1. Einführung

Es gibt eine Vielzahl an CO2-Inkubatoren auf dem Markt. Jeder Hersteller nimmt für sich in Anspruch, in seinem Gerät optimale und reproduzierbare Bedingungen für die Kultivierung lebender Organismen zu schaffen. Im Laboralltag kommt es jedoch mangels eines zuverlässigen Feuchtemanagements immer wieder zu Verfälschungen der Versuchsergebnisse oder gar zu Totalverlusten aufgrund kontaminierter Innenräume. Dieses White Paper widmet sich der Darstellung der physikalischen und konstruktiven Wirkzusammenhänge in einem CO2-Inkubator. Es zeigt, dass alle technischen Komponenten in einem Begasungsbrutschrank zusammenspielen müssen, um das empfindliche System aus Temperatur, Feuchte, Kohlendioxid und Sauerstoff aufrechtzuerhalten.

2. Wozu dient ein CO2-Inkubator?

Versuche, mit denen man die Abläufe in lebenden Organismen in einer kontrollierten Umgebung nachbilden möchte, nennt man in vitro. In vitro - im Glas - bedeutet die Kultivierung tierischer oder pflanzlicher Zellpopulationen in einem Nährmedium außerhalb des Organismus.

CO2-Brutschränke sind speziell für die Schaffung und Aufrechterhaltung dieser künstlichen und möglichst naturgetreuen Atmosphäre konstruiert.

2.1. Kontrollierbare Parameter im CO2-Inkubator

Eine wesentliche Anforderung an wissenschaftliche Experimente und Prozesse ist die Reproduzierbarkeit unter gleichen Versuchsbedingungen. Alle für die Zellkulturen lebenswichtigen Umgebungsparameter müssen daher in einem CO2-Inkubator geregelt, kontrolliert und dokumentiert werden. Größter Gegenspieler des Brutschranks sind dabei die im Laboralltag unvermeidlichen Türöffnungen, welche die Atmosphäre im Brutschrank stark schwanken lassen. Bereits wenn die Tür 30 Sekunden geöffnet ist, fällt die relative Luftfeuchte im Innenraum von mehr als 90 % auf unter 20 % ab, die CO2-Konzentration von 5 % auf unter 1 %. Je nach Größe des Brutschranks und Bauart betragen die Erholzeiten für die einzelnen Parameter plus/ minus 10 Minuten.

Temperatur: In den allermeisten Fällen entspricht die Bebrütungstemperatur in einem CO2-Inkubator der menschlichen Körpertemperatur (37 °C). Für Insektenzellen liegt sie meist bei 27 °C.

Relative Luftfeuchte: Um eine Austrocknung der Kulturen zu verhindern, sollte die relative Luftfeuchte idealerweise mindestens 95 % betragen. Soll auch der Einfluss z. B. von Infektionen auf den Wasserhaushalt in den Zellen untersucht werden, muss die relative Luftfeuchte aktiv regelbar sein.

CO2-Konzentration: Den allermeisten Nährmedien sind Pufferlösungen beigefügt. Die gleichzeitige Begasung mit CO2 hält den für biochemische Reaktionen in der Zelle wichtigen pH-Wert im Medium weitestgehend neutral. Abhängig vom Kulturmedium beträgt der CO2-Gehalt zwischen 5 und 10 %.

Sauerstoffkonzentration: Bei diversen Anwendungen muss der Sauerstoffgehalt unterhalb der normalen Sauerstoffversorgung von 21 % (Normoxie) regelbar sein ; da z. B. bestimmte Zellen den CO2-Partialdruck ihres Körpergewebes bevorzugen. Neueste Forschungsergebnisse zeigen, dass Hypoxie/Sauerstoffmangel insbesondere in der Stamm- und Krebszellenforschung ein relevanter Faktor für Zellzyklus, programmierten Zelltod oder Energiestoffwechsel ist.

2.2. Die Bedeutung kontinuierlicher CO2-Versorgung im CO2-Brutschrank

Bereits kleinste Schwankungen der in einem CO2-Brutschrank einstellbaren Parameter können fatal sein; sei es, dass die Versuchsergebnisse verfälscht und nicht reproduzierbar sind, sei es, dass das Wachstum von Zell- oder Gewebekulturen beeinträchtigt wird oder diese gar absterben.

Die kontinuierliche CO2-Versorgung ist der wichtigste Faktor innerhalb des Sechsklangs aus Zellkultur, Nährmedium, Temperatur, relativer Feuchte, Kohlendioxid und Sauerstoff. Die Aufrechterhaltung des optimalen physiologischen pH-Werts (für Säuger- oder Humanzellen 7,2 – 7,4; für Insektenzellen 6,2) ist für eine Vielzahl von Prozessen im Körper und in den Zellen notwendig. Zellkulturen sind geschlossene Systeme, in denen die Stoffwechselprodukte im ungepufferten Zustand den pHWert im Medium rasch ins (unphysiologisch) Saure verschieben würden. Um ihn möglichst lange im physiologischen Bereich zu halten und damit das Wechseln des Mediums hinauszuschieben, wird im Nährmedium eine Pufferkapazität durch Zugabe einer Pufferlösung aufgebaut. Bei Zellkulturen ist dies häufig Hydrogencarbonat (HCO3–/CO2), das Hauptpuffersystem im Blut und in den Zellen. Abhängig vom Kulturmedium erfordert das Puffersystem einen CO2-Gehalt der umgebenden Atmosphäre zwischen 5 und 10 %.

Fällt die CO2-Versorgung auch nur für kurze Zeit aus, rutscht der pH-Wert ins Alkalische. Die Zellen werden durch den unphysiologischen pH-Wert stark gestresst und können absterben.

Wichtiges Kaufkriterium:

Ist die CO2-Versorgung im Fall eines Stromausfalls sichergestellt?

2.3. Die Bedeutung einer homogenen Temperatur- und Feuchteverteilung im CO2-Brutschrank für den Wasserhaushalt der Zellen

Das Wasser in den Zellen – bis zu 95 % beträgt der Anteil z. B. in Blutplasma - dient dem Transport von Sauerstoff, Nährstoffen und Stoffwechselprodukten. Ein Dehydrieren der Zellen in einer Zellkultur zu verhindern, gehört daher zu den vordringlichsten Aufgaben eines CO2-Inkubators. Verdunstet Flüssigkeit aus dem Nährmedium, ändert sich die osmotische Konzentration. Der relative Wassermangel verursacht eine Stressreaktion der Zelle, was wiederum zum Verlust der Kultur führen kann. Im Experiment selbst können derart gestresste Zellen ein falsches Ergebnis hervorrufen, da sie die gewünschten Auswirkungen möglicherweise überlagern und Versuche mehrmals wiederholt werden müssen, um Klarheit zu gewinnen. Umgekehrt muss aber auch eine Übersättigung der Luft mit Feuchtigkeit und damit ein unkontrolliertes Auskondensieren in die Zellkulturbehälter vermieden werden, da auch dies die Nährstoffkonzentration im Medium verändert.

Bei zellbasierten Assays gilt es den gefürchteten Randeffekt (edge effect) zu vermeiden . Er beschreibt das Phänomen, dass in Wellplatten die Flüssigkeit in den äußeren Wells schneller verdunstet als in den inneren Wells. Damit verändert sich auch die Nährstoffkonzentration im Medium, sodass die äußeren Wells ab einem bestimmten Verdunstungsgrad nicht mehr für Vergleiche herangezogen werden können. Im CO2-Brutschrank wirkt man diesem Effekt entgegen, indem man die Luft über ein Befeuchtungssystem ständig in einem annähernd gesättigten Zustand hält. Entscheidend ist darüber hinaus eine homogene Temperaturverteilung sowie Temperaturkonstanz über den gesamten Innenraum. Sogenannte Cold Spots, also Stellen, an denen die Temperatur so niedrig ist, dass Feuchte dort auskondensieren könnte, bilden sich bei schlechter Temperaturverteilung und dadurch entstehenden Temperaturgradienten bevorzugt an Ecken, Wänden oder Türdichtungen. Viele Hersteller beheizen die Brutschranktür, und innere Glastüren gehören in der Regel zur Standardausstattung. Auch eine Beheizung über alle sechs Seiten trägt erheblich zu einer homogenen Temperaturverteilung bei.

Wellplaten_Brutschrank     Glastuer_Brutschrank

Exkurs in die Physik

Relative Feuchte rh: Dieser Wert gibt den Wasserdampfgehalt im Gasgemisch der Luft an. Er beschreibt das Verhältnis zwischen momentan in der Luft vorhandener Feuchtigkeit zur maximal möglichen absoluten Feuchte (Sättigungsgrad 100 %) in Prozent. Die relative Feuchte ist abhängig vom Luftdruck und von der Umgebungstemperatur. Je wärmer die Luft, umso mehr Wasser kann sie aufnehmen.

Der Nullte Hauptsatz der Thermodynamik: Ein erwärmter Körper kühlt in einer kälteren Umgebung ohne Fremdeinwirkung so lange ab, bis sich ein thermisches Gleichgewicht eingestellt hat. Er hat somit die gleiche Temperatur wie seine Umgebung und umgekehrt.

Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik: Energie, die von einem thermodynamischen System (z. B. Wasser, Eis etc.) in ein anderes übergeht, bezeichnet man als Wärme, wenn der Energietransport durch einen Temperaturunterschied mit der Umgebung bewirkt wird. Wärme fließt natürlicherweise immer vom warmen zum kalten Körper.

Verdunstung: Verdunstung, also die Umwandlung von flüssig in gasförmig, tritt dann ein, wenn Wassermoleküle mit einer hohen kinetischen Energie (z.B. durch Wärmeeinfluss) die Bindungsenergie (Anziehungskräfte) von Molekülen mit niedrigerer kinetischer Energie überwinden und die Flüssigkeit verlassen können. Wenn die in der abgekühlten Flüssigkeit verbliebenen Teilchen weiterhin aus der Umgebung Energie entnehmen, verdunstet die Flüssigkeit am Ende vollständig.

VerdunstungVerdunstung von Flüssigkeit in einer temperierten
Umgebung wie z.B. in einem Temperierschrank

Kondensation: Ist die Luft zu 100 % mit Feuchtigkeit gesättigt, kondensiert der überschüssige Wasserdampf in Form feiner Wassertröpfchen. Das Wasser wechselt vom gasförmigen in den flüssigen Zustand. Die Temperatur, bei der dieser Zustand eintritt, nennt man Taupunkttemperatur. Sie entspricht 35,7 °C bei 37 °C sowie 93 % rh in der Umgebung und einem maximalen Wassergehalt von 40,7 g/m3 in der Luft. Bei 10 °C Umgebungstemperatur und identischer Luftfeuchte ist der Taupunkt bereits bei 8,9 °C und einem Wasserdampfgehalt von 8,7 g/m3 erreicht. Typisches Beispiel für einen Taupunkteffekt sind plötzlich beschlagene Brillengläser, wenn man im Winter von der Kälte in einen warmen Raum kommt. Da die Raumtemperatur höher ist als die Temperatur des Glases, kühlt die Luft an der Stelle, an der sie mit der Glasoberfläche in Berührung kommt ab und Feuchtigkeit kondensiert.

Temperaturgradient: Wird einem Körper mit homogener Temperatur Wärme oder Kälte zugeführt, passen die äußeren Schichten ihre Temperatur schneller an als das Körperinnere. Der Temperaturgradient beschreibt die Temperaturveränderungen entlang des Energietransports.

Taupunkt_relative_FeuchteDer Taupunkt in Äbhängigkeit von der relativen Feuchte für
vier verschiedene Lufttemperaturen.

2.4. Warum ist die Vermeidung von Kondensation im Arbeitsraum so wichtig?

Neben der Veränderung der Konzentration im Nährmedium birgt eine unkontrollierte Kondensation im Arbeitsraum eines CO2-Brutschranks darüber hinaus ein erhebliches Kontaminationsrisiko. Die feucht-heißen Bedingungen in einem CO2-Brutschrank sind auch für das Wachstum von schädlichen Mikroorganismen ideal. Wird an irgendeinem Ort im Brutschrank die Taupunkttemperatur unterschritten, schlägt dort Wasser nieder und bietet Bakterien, Pilzen, Viren sowie Mycoplasmen einen Nährboden.

Oft führen Nachlässigkeiten beim sterilen Arbeiten dazu, dass Bakterien und andere Kontaminanten in den CO2-Brutschrank eindringen können. Hände, Kleidung oder Speichel, Kreuzkontamination, Keime im Kühlschrank, im Wasserbad oder auf dem Mikroskop, kontaminierte Primärkulturen – die Kontaminationsquellen sind zahlreich. Vor allem Wände und Türen sind aufgrund von Temperaturgradienten mögliche Kondensationspunkte und damit auch möglicher Ursprung für eine Flächenkontamination im Brutschrank.

Wichtige Kaufkriterien:

  1. Besitzt der CO2-Inkubator Funktionen für eine vollständige Dekontamination?
  2. Bietet er ein zuverlässiges Feuchtemanagement?
  3. Wie werden Temperaturhomogenität und gleichmäßige Temperaturverteilung konstruktiv erreicht?

3. Kontrollierte Atmosphäre im Memmert Begasungsbrutschrank ICOmed

Seit dem Ende der 1940er Jahre entwickelt und produziert Memmert Temperiergeräte für Wissenschaft und Forschung. ICOmed ist der Memmert CO2-Inkubator neuester Generation. Heizung und Feuchtesysteme sind aufeinander abgestimmt, um den Feuchtegehalt der Luft konstant annähernd im gesättigten Bereich zu halten und darüber hinaus unkontrollierte Kondensation im Innenraum weitestgehend auszuschließen.

Die Eckdaten:
Temperaturbereich bis +50 °C
4 Modellgrößen (56 bis 241 Liter Innenraumvolumen)
Ausfallsichere FDA-konforme Datenprotokollierung
Batteriegepuffertes ControlCOCKPIT: Bediendisplay sowie Messung und Protokollierung aller Parameter und Regelung für CO2 und O2 auch bei Stromausfall bis zu einer Stunde voll funktionsfähig
Optischer und akustischer Alarm sowie Alarmmeldung an das Mobiltelefon bei Überschreiten von individuell einstellbaren Korridoren für Temperatur, CO2, O2, Feuchte
Feuchtebegrenzungsregelung oder aktive Feuchteregelung
Innenraum inklusive aller Einbauten sowie aller Sensoren in einem 60-Minuten-Programm bei +180 °C sterilisierbar
Reaktionsschnelle Direktheizung (kein Wassermantel, kein Luftmantel)
Innere Glastüren beheizt und geteilt
Klassifiziert als Medizinprodukt Klasse IIa für die In-Vitro-Fertilisation sowie die Biosynthese

3.1. Unterschiedliche Befeuchtungssysteme

Generell unterscheidet man zwei Systeme für die Befeuchtung des Innenraums in einem CO2-Inkubator: die passive Befeuchtung sowie eine aktive Feuchteregelung.

3.1.1. Passive Feuchtebegrenzung

Die Luft im Innenraum wird über die Verdunstung aus einer wassergefüllte Wanne befeuchtet. Bei einer eingestellten Solltemperatur von 37 °C bewegt sich die relative Feuchte zwischen 85 % und 95 %. Nähert sich der Feuchtegehalt der Sättigungsgrenze von mehr als 90 %, ist Kondensation praktisch nicht zu vermeiden. Es muss daher konstruktive Lösungen geben, um diese zu kontrollieren.

Vorteile: preisgünstig und unkompliziert

Nachteile: Der Feuchtegehalt steht im direkten Zusammenhang mit der Umgebungstemperatur und kann nicht separat auf einen Zielwert eingestellt werden. Die Feuchteanstiegszeiten sowie Erholzeiten nach dem Öffnen der Tür sind wesentlich länger als bei einer aktiven Feuchteregelung. Insbesondere machen häufige Türöffnungen und wechselnde Umgebungsbedingungen im Labor den Betrieb eines CO2-Brutschranks ohne Wissen über den tatsächlichen Feuchtegehalt im Innenraum und die Möglichkeit, einzugreifen, bisweilen zu einem Blindflug.

Wichtige Kaufkriterien:

  1. Verfügt der CO2-Brutschrank über einen Feuchtesensor für die Messung des Ist-zustands im Innenraum?
  2. Arbeitet der CO2-Brutschrank bei passiver Feuchtebegrenzung mit einer gezielten Kältefalle?

Darüber hinaus stellt die mehr oder minder große Wasseroberfläche in der Verdunstungswanne drei mögliche Gefahrenquellen dar: eine unkontrollierte Kondensation an den Innenwänden, eine unkontrollierte Betauung der Zellkultur sowie Nährboden für die Ansiedelung von Mikroorganismen.

Eine Kontamination verhindern manche Hersteller durch eine Dekontaminationsroutine mit UV-Licht oder einer Abdeckung über dem Wasserbehälter. In beiden Fällen wird jedoch das erste Phänomen, die Kondensation nach einem Abfallen des Taupunktes, nicht verhindert. Dies erreichen einige Geräte durch die gezielte Herbeiführung des Taupunktes in oder unter der Wasserschale. Dabei muss darauf geachtet werden, dass sich an den Seiten oder unterhalb der Wasserschale kein Kondenswasser bilden kann.

Passive Feuchtebegrenzung im Memmert ICOmed: Die Feuchte wird über eine Peltier-Feuchtefalle in der Geräterückwand auf 93 % rh (± 2,5 % rh) begrenzt, indem die Temperatur der Feuchtefalle minimal unter der Taupunkttemperatur gehalten wird. Überschüssige Feuchte kondensiert gezielt nur an dieser Stelle. Die Tröpfchen fließen über eine Dichtlippe ausschließlich in die Edelstahl-Wasserschale zurück, die exakt vor der Kältefalle platziert ist.

Verdunstungswanne_BrutschrankDie Dichtlippe der Verdunstungswanne wird magnetisch an die Rückwand gezogen und leitet
das an der Feuchtebegrenzung kondensierende Wasser zurück in die Wasserschale.

Passive Feuchtebegrenzung plus Feuchtesensor: Optional ist die passive Feuchtebegrenzung mit Feuchtesensor erhältlich. Dieser ermöglicht die Anzeige der Ist-Feuchte am Bediendisplay und die Alarmierung bei einem Abfallen des Feuchtegehalts z. B. für den Fall, dass die Wasserschale leer ist.

3.1.2. Aktive Feuchteregelung

Bei CO2-Brutschränken mit aktiver Feuchteregelung wird der Feuchtegehalt im Innenraum über den permanenten Abgleich von Soll- und sensorbasierten Ist-Werten geregelt. Die Feuchtezufuhr kann über verschiedene Systeme erfolgen. Ultraschall- Systeme zerstäuben Wasser mit Hilfe von Schallwellen und wandeln es in einen feinen Nebel um. Andere Geräte leiten sterilen Heißdampf von außen ein, welcher der Luft im Innenraum beigemischt wird. Dies stellt die effektivste Form dar, die von außen zugeführte Feuchtigkeit zu entkeimen.

Vorteile: Der Feuchtgehalt kann über eine digitale Regelung separat auf einen Zielwert eingestellt werden. Dabei erfolgt eine permanente Kontrolle und Rückkoppelung über die Messdaten eines integrierten Feuchtesensors. Die Feuchteanstiegszeiten sowie Erholzeiten nach dem Öffnen der Tür sind wesentlich kürzer als bei einer passiven Feuchtebegrenzung.

Aktive Feuchteregelung im Memmert ICOmed: Der Innenraum wird über einen Heißdampferzeuger an der Geräterückseite befeuchtet, wobei Wasser aus einem Kanister dosiert verdampft. Der sterile Heißdampf wird oberhalb des Ventilators in den Innenraum geleitet und dem Luftstrom beigemischt.

Beim Aufheizen wird die Annäherungsgeschwindigkeit der Feuchte an den Feuchte-Sollwert dynamisch in Abhängigkeit vom Taupunkt der Innenraumtemperatur im Einstellbereich zwischen 40 und 97 % rh geregelt. Die Entfeuchtung des Innenraums erfolgt durch dosierte Frischluftzufuhr über einen Sterilfilter. Für die Feuchtemessung ist ein kapazitiver Feuchtesensor integriert.

Feuchte_Erholzeit

Exkurs: Experiment zu den Vorteilen der aktiven Feuchteregelung

Am Lehrstuhl für Bioverfahrenstechnik der Universität Erlangen wurde ein Memmert Begasungsbrutschrank INCO108med (Feuchteregelung baugleich mit Modell ICOmed) evaluiert, um gerätebedingte Einflüsse auf Versuchsergebnisse mit Multiwellplatten ausschließen zu können. Die Tür wurde häufig geöffnet, da der Inkubator von verschiedenen Mitarbeitern benutzt wurde.

Über einen Zeitraum von 10 Tagen dokumentierte man Feuchte- und CO2-Gehalt. Um die Lebensfähigkeit der Zellen zu bestimmen, wurde eine klare Salzlösung (PBS) mit Trypanblau eingefärbt und 600 μl davon in jedes Well gegeben. Bewusst war die Wellplatte nicht mit Parafilm umschlossen. Die Reaktionsschnelligkeit des Brutschranks auf die ständigen Veränderungen der mit 95 % rh befeuchteten Gasmischung im Innenraum zeigte sich nach Ablauf des 10-tägigen Tests. Bedingt durch das häufige Türöffnen hatten die äußeren Wellreihen rund 40 % der Flüssigkeit verloren, die inneren teilweise gerade einmal 10 %. An arbeitsfreien Tagen waren hingegen Volumenkonstanz bzw. Flüssigkeitszunahme festzustellen.

Für kürzere Versuche ergaben sich keine signifikanten Einschränkungen hinsichtlich des Inkubators oder der Wellwahl. Auch wenn die Wells nach 14 Tagen Testphase noch auswertbar waren, sah der verantwortliche Forscher bei dieser Zeitperiode die Grenze für valide Studien unter den oben genannten Versuchsbedingungen mit ständigem Öffnen der Brutschranktür erreicht. Für längerfristige Versuche empfahl er, sich auf die inneren Wells zu beschränken.

ZellviabilitaetAbbildung Zellviabilität nach 10 Tagen im Memmert CO2-Inkubator

3.1.3. Temperaturkonstanz und -stabilität

Durch das Türöffnen im täglichen Laborbetrieb kommt es ständig zu einem Abfallen von Feuchtegehalt und Temperatur im Innenraum und damit auch zu einem Schwanken der Idealbedingungen von 37 °C und mehr als 93 % rh. Wesentlich für die Vermeidung von Cold Spots und damit unerwünschter Verdunstung in einem CO2-Brutschrank ist daher das Zusammenwirken von aktiver Feuchteregelung und Heizungsregelung. Die aktive Feuchteregelung garantiert ein schnelles Erreichen der geforderten Luftfeuchte nach dem Öffnen und Schließen der Tür. Die Heizung unterstützt dies idealerweise durch schnelles Aufheizen sowie minimale zeitliche und räumliche Temperaturabweichungen.

Für die Heizung gibt es verschiedene konstruktive Lösungen. Viele CO2-Inkubatoren sind von einem beheizten Luft-, seltener auch einem Wassermantel umgeben. Dieser soll nach einem Stromausfall die Temperatur über einen gewissen Zeitraum aufrechterhalten.

Im Memmert ICO wird der Innenraum direkt über fünf Seiten beheizt und zusätzlich mit einem isolierenden Mantel umgeben. Darüber hinaus sind die Tür sowie die Türdichtungen beheizt, um auch an diesen schwerer isolierbaren Stellen eine Kondensatbildung zu vermeiden. Die dichte Anordnung der Heizelemente ist die Grundlage für die gemessenen Werte von ± 0,3 K für die Temperaturhomogenität und ± 0,1 K für die Temperaturkonstanz (gemessen gemäß DIN 12880:2007-05). Darüber hinaus ermöglichen sie ein schnelles Aufheizen sowie kurze Erholzeiten nach der Türöffnung.

Direktheizung_BrutschrankDirektheizung im Memmert ICOmed

Exkurs DIN 12880:2007-05

Für die Prüfung von Wärmeschränken und Brutschränken gilt in Deutschland die DIN 12880:2007-05. Hier ist der Messaufbau für die Ermittlung der Kenngrößen Temperaturhomogenität und -konstanz, für die Ermittlung von Aufheizzeiten und Abkühlzeiten sowie für die Ermittlung der Erholzeiten nach dem Öffnen der Tür geregelt.

Die Temperaturkonstanz ergibt sich aus dem Temperaturverlauf derjenigen Messstelle, welche die größte zeitliche Temperaturabweichung aufweist. Die Temperaturhomogenität, also die räumliche Temperaturabweichung, ergibt sich aus der Differenz der zwei Messstellen mit dem größten und kleinsten gemessenen Temperaturwert (gemessen zum gleichen Zeitpunkt).

Brutschrank_27_Messstellen_MessaufbauMessaufbau mit 27 Messstellen nach
DIN 12880:2007-05 für Geräte mit mehr
als 50 Liter Innenraumvolumen

Technische Daten ICO/ICOmed mit Verdunstungsschale

Größe / size50105150240
Räumliche Temperaturabweichung / temperature uniformity in chamber [+/- K] *1 37°C 0,3 0,3 0,3 0,3
Zeitliche Temperschwankung / temperature variation in timer [+/- K] 0,1 0,1 0,1 0,1
Aufheizzeit / heating up time timer [Minuten / minutes] *2 20 20 25 30
Erholzeit / recovery time [Minuten / minutes] *3 3 4 5 6
Räumliche Feuchteabweichung / humidity uniformity in chamber [+/- %rh] 37°C / 93%rh 1,5 1,5 1,5 1,5
Zeitliche Feuchteschwankung / humidity variation in time [+/- %rh] 1,0 1,0 1,0 1,5
Erholzeit Feuchte / recovery time humidity [Minuten / minutes] *3 8 10 12 15

3.1.4. Dekontaminationskontrolle

Heißluftsterilisation: Sind Keime und andere Mikroorganismen im Innenraum festgestellt worden, muss der Brutschrank sofort gründlich gereinigt und dekontaminiert werden. Wie oft die Reinigung routinemäßig erfolgen soll, hängt von der Nutzung ab. Im Memmert Begasungsbrutschrank ICOmed wird der Innenraum nach dem Erreichen der Sterilisationstemperatur von 180 °C inklusive aller Einbauten und Sensoren vollständig und normgerecht innerhalb von 60 Minuten mit trockener Hitze sterilisiert. Das Deutsche Arzneibuch 10 (DAB 10), eine Sammlung anerkannter pharmazeutischer Regeln über die Qualität, Prüfung, Lagerung, Abgabe und Bezeichnung von Arzneimitteln und den bei ihrer Herstellung verwendeten Stoffen mit rechtlich bindendem Charakter, gibt folgende Richtwerte für die Sterilisationsdauer vor:

Heißluft 180 °C: mindestens 30 Minuten
Heißluft 170 °C: mindestens 1 Stunde
Heißluft 160 °C: mindestens 2 Stunden

Auch gemäß Robert Koch-Institut sowie Japanischer und Nordischer Pharmakopöe ist eine Einwirkzeit von 30 Minuten bei 180 °C Heißluft ausreichend. Um ganz sicher zu gehen, hält der Memmert ICOmed die Sterilisationszeit doppelt so lange.

Sterilisationszeit_Memmert_ICOmed

Quellen:
1.Kasper C., Egger D.: „Hypoxie – Wenn weniger (Sauerstoff) mehr (Stammzellen) macht“, Biospektrum, Ausgabe 4/2017, S. 404 - 407.
2.Der ideale CO2-Brutschrank für die Zellkultur, Interview mit Prof. Dr. Gerhard Unteregger,
   https://www.atmosafe.net/themen/aktuelle-themen/der-ideale-brutschrank-fuer-die-zellkultur.html (abgerufen im August 2019)
3.Lundholt B. , Scudder K., Pagliaro L.: “A Simple Technique for Reducing Edge Effect in Cell-Based Assays”, Journal of Biomolecular Screening 2003:566-570
   https://journals.sagepub.com/doi/pdf/10.1177/1087057103256465
4.Aktive Befeuchtung – ein Muss bei der Zellkultivierung im CO2-Brutschrank, ein Experiment am Lehrstuhl für Bioverfahrenstechnik der Universität Erlangen
   https://www.atmosafe.net/bebrueten-und-zuechten/zellkultivierung.html (abgerufen im August 2019)

 

 

 

Bereits in dritter Generation entwickelt und fertigt Memmert an zwei Standorten in Süddeutschland (Schwabach und Büchenbach) Wärme- und Trockenschränke, Brutschränke, Klimaschränke und Wasser- und Ölbäder für verschiedenste Anwendungen in vielen Bereichen. Rund 450 Menschen aus etwa 30 Nationen gestalten derzeit diesen Erfolg mit. Hunderttausende von Memmert-Produkten sind in mehr als 190 Ländern seit Jahrzehnten im Einsatz. Damit zählt Memmert weltweit zu den innovativsten und führenden Anbietern von Temperiergeräten.

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