Cos'è e come scegliere un incubatore

Pubblicato : 26/02/2023 13:02:45
Categorie : Strumenti per Laboratorio e Controllo Qualità

Cos'è un incubatore e a cosa serve

L'incubatore da laboratorio è uno strumento essenziale per la crescita e la coltivazione di microorganismi, cellule e tessuti in un ambiente controllato. Questo strumento è utilizzato in diversi settori come la ricerca biomedica, la produzione farmaceutica, la diagnostica medica, l'industria alimentare, la produzione di bevande e molti altri.

Funzionamento di un incubatore

Il funzionamento dell'incubatore inizia con la selezione della temperatura e, in alcuni casi, dell'umidità desiderate, che vengono impostate mediante il pannello di controllo. In seguito, il sistema di riscaldamento dell'incubatore viene attivato per raggiungere la temperatura impostata, e viene mantenuta costante grazie ad un sistema di controllo della temperatura, che regola l'energia termica fornita.

La camera di incubazione è dotata di una serie di prese d'aria, che consentono il ricircolo dell'aria all'interno dell'incubatore. In questo modo, l'umidità presente nell'ambiente di coltura viene mantenuta costante, attraverso un sistema di umidificazione e/o di deumidificazione dell'aria all'interno della camera di incubazione.

Inoltre, molti modelli di incubatore da laboratorio sono dotati di sensori per il monitoraggio della temperatura e dell'umidità, al fine di garantire un controllo continuo e preciso delle condizioni ambientali all'interno della camera di incubazione. In questo modo, gli operatori possono monitorare in tempo reale le condizioni di coltura e apportare eventuali correzioni, se necessario.

In questo video, ad esempio, viene spiegato come impostare tutti i principali parametri dei nostri incubatori per un perfetto funzionamento :

In sintesi, l'incubatore da laboratorio funziona mantenendo costanti la temperatura e l'umidità dell'ambiente di coltura all'interno della sua camera di incubazione, attraverso un sistema di riscaldamento, di controllo della temperatura e dell'umidità, di prese d'aria, di umidificazione e/o deumidificazione dell'aria e di monitoraggio continuo delle condizioni ambientali. Ciò consente di creare un ambiente di coltura controllato e stabile, favorevole alla crescita e alla coltivazione di cellule, tessuti o microrganismi.

Dove si utilizzano e per quali scopi

Gli incubatori da laboratorio sono utilizzati in una vasta gamma di settori produttivi, di analisi e di ricerca. Ecco alcuni esempi di settori in cui gli incubatori possono essere utilizzati:

Microbiologia: gli incubatori vengono utilizzati per la coltura di batteri, funghi e altri microrganismi utilizzati in microbiologia.

Biologia cellulare: gli incubatori sono utilizzati per la coltura di cellule e tessuti utilizzati in biologia cellulare.

Biologia molecolare: gli incubatori sono utilizzati per la coltura di cellule e tessuti utilizzati in biologia molecolare, ad esempio per la produzione di proteine ricombinanti.

Farmaceutica: gli incubatori vengono utilizzati per la produzione di farmaci e per la ricerca e lo sviluppo di nuovi farmaci.

Alimentare: gli incubatori sono utilizzati per la coltura di microrganismi utilizzati nella produzione di alimenti fermentati, come yogurt, formaggi e birra.

Ambientale: gli incubatori vengono utilizzati per la coltura di microrganismi utilizzati nella bonifica di terreni contaminati e nella depurazione delle acque.

Medicina: gli incubatori sono utilizzati per la coltura di cellule e tessuti utilizzati nella ricerca e nello sviluppo di nuove terapie, tra cui la terapia genica.

Veterinaria: gli incubatori sono utilizzati per la coltura di microrganismi utilizzati nella diagnosi e nella terapia delle malattie animali.

I vari tipi di incubatori

Gli incubatori da laboratorio sono disponibili in due tipologie principali:

a convezione naturale : L'incubatore a convezione naturale utilizza la convezione naturale dell'aria per mantenere una temperatura uniforme all'interno della camera di incubazione. Questo tipo di incubatore è ideale per applicazioni a basso volume e a bassa intensità, come la coltivazione di cellule in piccoli flaconi o piastre Petri.
a circolazione forzata : utilizza invece un sistema di ventilazione per garantire un flusso uniforme dell'aria all'interno della camera di incubazione. Questo tipo di incubatore è più adatto per applicazioni a volume elevato e ad alta intensità, come la coltivazione di grandi quantità di cellule in grandi flaconi o reattori.

Esistono poi altre tipologie con caratteristiche particolari come :

Incubatori refrigerati

Le versioni refrigerate degli incubatori da laboratorio servono ad offrire un controllo della temperatura ancora più preciso rispetto ai modelli standard, grazie alla possibilità di mantenere la temperatura dell'ambiente di coltura a valori inferiori rispetto alla temperatura ambiente. Questo tipo di incubatore è dotato di un sistema di raffreddamento che permette di mantenere una temperatura costante e uniforme, indipendentemente dalle condizioni esterne.

Gli incubatori refrigerati sono particolarmente utili in applicazioni che richiedono temperature di incubazione basse o in cui la temperatura esterna è elevata. Ad esempio, vengono utilizzati in microbiologia per la coltivazione di microrganismi che richiedono temperature di incubazione inferiori a quella ambiente, come batteri psicotrofi o funghi psicrofili, che crescono bene a temperature tra 5 e 15°C. Inoltre, gli incubatori refrigerati possono essere utilizzati per colture di cellule o tessuti che richiedono temperature più basse rispetto alla temperatura corporea, come ad esempio la coltura di cellule neuronali o di tessuti di animali da laboratorio.

Inoltre, gli incubatori refrigerati sono spesso utilizzati in ambienti di ricerca in cui la temperatura ambiente non è costante o è soggetta a fluttuazioni stagionali. Ad esempio, in zone in cui le temperature estive possono diventare estremamente elevate, gli incubatori refrigerati consentono di mantenere una temperatura costante all'interno della camera di incubazione, garantendo la riproducibilità dei risultati sperimentali.

Incubatori con agitazione / con scuotimento / shaker

Gli incubatori con agitazione / scuotimento o shaker sono dispositivi che consentono di agitare le colture biologiche al loro interno, al fine di garantire una miscelazione uniforme dei nutrienti e degli agenti chimici presenti nel mezzo di coltura. Questo tipo di incubatore è dotato di un sistema di agitazione a movimento orbitale o a movimento reciproco, che consente di mantenere le cellule o i microrganismi in sospensione e di evitare la sedimentazione.

Gli incubatori con agitatore sono particolarmente utili in biologia cellulare, in cui è necessario mantenere le cellule in condizioni di coltura uniformi, senza che si accumulino sul fondo del contenitore. Vengono inoltre utilizzati in microbiologia per la coltura di microrganismi che richiedono un'ossigenazione continua del mezzo di coltura, come i batteri aerobi o i microrganismi che producono biossido di carbonio.

Inoltre, gli incubatori con scuotimento possono essere utilizzati in applicazioni di biologia molecolare, come la coltura di cellule per la produzione di proteine ricombinanti o la coltura di cellule per la produzione di virus. In queste applicazioni, l'aggregazione delle cellule o dei microrganismi può compromettere la produzione dei prodotti di interesse, e l'uso di un incubatore con scuotimento può aiutare a mantenere le colture uniformi e in condizioni ottimali.

Incubatori a CO2

Gli incubatori CO2 sono dispositivi utilizzati nei laboratori di biologia cellulare e di microbiologia per mantenere le colture cellulari in condizioni ottimali. A differenza degli incubatori tradizionali, questi dispositivi utilizzano una miscela di gas contenente anidride carbonica (CO2) per simulare le condizioni fisiologiche ottimali per la coltivazione delle cellule.

La CO2 viene utilizzata in quanto in natura si trova a concentrazioni comprese tra il 5% e il 10% nell'aria espirata dagli animali, ed è importante per mantenere il pH fisiologico delle cellule in coltura, nonché per la loro crescita e proliferazione.

Gli incubatori CO2 possono essere di diversi tipi e modelli, ma in genere presentano le seguenti caratteristiche:

Sono dotati di un sistema di controllo della concentrazione di CO2, che può variare tra il 0,1% e il 20% a seconda del tipo di cellule che si coltivano.
Sono in grado di mantenere una temperatura costante, generalmente tra i 30°C e i 40°C, attraverso un sistema di riscaldamento.
Sono dotati di un sistema di umidificazione per mantenere un ambiente umido.

Gli incubatori CO2 sono utilizzati soprattutto per la coltivazione di cellule in vitro e per la produzione di linee cellulari stabili per la ricerca in campo biomedico. Questi dispositivi sono particolarmente utili per la coltivazione di cellule che richiedono condizioni fisiologiche specifiche, come ad esempio le cellule tumorali, le cellule staminali, le cellule del sistema nervoso e le cellule del sistema immunitario.

I vari tipi di incubatori in laboratorio

Quanto costano e quali caratteristiche determinano il prezzo

I prezzi degli incubatori da laboratorio possono variare notevolmente in base alle specifiche funzioni e caratteristiche, alla marca, alle dimensioni e alla qualità del prodotto. In generale, il costo di un incubatore da laboratorio può variare da poche centinaio di euro fino a diverse migliaia di euro.

Le caratteristiche e le funzioni che maggiormente incidono sul costo degli incubatori da laboratorio sono:

Dimensioni: incubatori più grandi costano di solito di più rispetto a quelli più piccoli.

Capacità: gli incubatori con una capacità maggiore, ovvero in grado di ospitare un maggior numero di campioni, costano di solito di più.

Tipo di incubatore: gli incubatori con funzioni speciali come scuotimento, ventilazione forzata, refrigerazione, controllo dell'umidità e del CO2, hanno di solito un costo maggiore rispetto ai modelli di base a convezione naturale.

Marca: i produttori di incubatori più rinomati e affidabili hanno di solito prezzi più elevati rispetto a quelli meno conosciuti.

Materiali e qualità: gli incubatori da laboratorio realizzati con materiali di alta qualità e costruiti con una maggiore attenzione ai dettagli e alla precisione, costano di solito di più rispetto ai modelli più economici.

In generale, gli incubatori a convezione naturale sono meno costosi rispetto a quelli a circolazione forzata, mentre gli incubatori con funzioni speciali come scuotimento, ventilazione forzata e refrigerazione hanno un costo maggiore. La scelta del modello di incubatore più adatto dipende dalle specifiche esigenze di utilizzo e dal budget a disposizione.

Come scegliere il modello giusto

Per scegliere l'incubatore più adatto alle proprie esigenze, è necessario prendere in considerazione diversi fattori, tra cui :

la capacità di incubazione
la gamma di temperatura
la precisione della temperatura
la velocità di recupero della temperatura
la presenza di funzioni avanzate come agitazione, CO2, umidità controllata, la sicurezza e l'affidabilità.

La capacità di incubazione è il volume massimo di coltura che l'incubatore può contenere. La gamma di temperatura si riferisce al range di temperature che l'incubatore è in grado di mantenere. La precisione della temperatura indica la capacità dell'incubatore di mantenere la temperatura impostata con una deviazione minima rispetto al valore desiderato. La velocità di recupero della temperatura si riferisce alla velocità con cui l'incubatore ripristina la temperatura impostata dopo l'apertura della porta.

Infine, è importante scegliere un incubatore che sia sicuro e affidabile. Assicurarsi che l'incubatore sia costruito con materiali di alta qualità e che sia dotato di funzioni di sicurezza come il controllo della temperatura di emergenza e la protezione contro il surriscaldamento.

In sintesi, la scelta dell'incubatore da laboratorio dipende dalle specifiche esigenze di coltura e dalle applicazioni previste. La conoscenza delle differenze tra le due tipologie principali di incubatori e l'attenzione ai fattori critici come la capacità di incubazione, la gamma di temperatura, la precisione della temperatura, la velocità di recupero della temperatura, la sicurezza e l'affidabilità, sono fondamentali per scegliere l'incubatore più adatto al proprio scopo.

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