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Ein kryogenes Laborgefäß ist ein Lagerelement, das Materialien in einem kryogenen Temperaturzustand, typischerweise unter -150 °C, aufbewahrt. Sie werden in der Regel in Laboren eingesetzt und werden auch als kryogene Laborgefäße bezeichnet. Kryogene Gefäße bestehen meist aus Edelstahl und verwenden Vakuumisolierung, um Produkte bei sehr niedrigen Temperaturen zu halten. Gefäße können in zwei Hauptformen vorkommen: Flüssigstickstoff (LN2) und Dewargefäße.
Flüssigstickstoff-kryogene Laborgefäße
Flüssigstickstoff-kryogene Laborgefäße haben in der Regel die Form eines Tanks. Sie werden in erster Linie zur Aufbewahrung von biologischem Material wie Geweben, Zellen oder anderen Labormustern über längere Zeiträume verwendet. Die hohe Wärmedämmung in Flüssigstickstoff-Lagerbehältern ermöglicht es, Proben über Jahre hinweg ohne Veränderungen oder Verformungen zu lagern. Dies ist besonders wichtig im Umgang mit wertvollen Forschungsergebnissen.
Flüssigstickstoff dient sowohl als Kühlmittel als auch als Konservierungsmittel. Zur Lagerung von Proben werden diese in der Regel in Schutzgefäße oder -röhrchen gegeben. Die Gefäße oder Röhrchen werden in Halterungen oder Gestelle gelegt, die dann in das kryogene Gefäß eingesetzt werden. Nach dem Aufbau können die Forscher ihrer Arbeit nachgehen, ohne das System ständig überwachen zu müssen.
Flüssigstickstoff-kryogene Gefäße sind in verschiedenen Größen erhältlich. Es gibt kleine, tragbare Einheiten für die Lagerung und den Transport sowie große, stationäre Gefäße, die für die Hochkapazitätslagerung ausgelegt sind. Einige Gefäße verfügen sogar über automatische Überwachungs- und Steuerungssysteme, die in Echtzeit Warnungen aussenden können, um die Integrität der Proben zu erhalten.
Dewargefäß-kryogene Gefäße
Dewargefäße sind doppelwandige Gefäße mit einem Vakuum zwischen den Wänden. Sie wurden im 19. Jahrhundert von einem schottischen Physiker namens James Dewar erfunden und werden heute in der Regel aus Edelstahl hergestellt. Das Vakuum bietet eine hervorragende Wärmedämmung, die den Wärmeübergang verhindert und den Inhalt kalt hält. Dies ist vergleichbar mit einer Thermoskanne, da diese Flüssigkeiten über längere Zeiträume heiß oder kalt hält.
Dewargefäß-kryogene Gefäße werden häufig in Laboren, medizinischen Einrichtungen und industriellen Umgebungen eingesetzt. In Laboren werden sie zur Lagerung von Gasen wie flüssigem Sauerstoff, Lachgas oder Helium verwendet. In medizinischen Einrichtungen werden Dewargefäße für die Kryokonservierung eingesetzt, das Verfahren, Zellen oder Gewebe bei sehr niedrigen Temperaturen zu konservieren. In der industriellen Fertigung können Dewargefäße zum Transport kryogener Flüssigkeiten oder Gase verwendet werden.
Dewargefäße sind in kleinen, mittleren und großen Größen mit großen Kapazitäten von etwa 1.000 Litern erhältlich. Sie sind in der Regel horizontal (liegend) oder vertikal (stehend) angeordnet. Digitale Steuerungssysteme und Vakuummäntel werden häufig in Dewargefäß-kryogene Gefäße integriert, um die Temperatur kontinuierlich zu überwachen.
Die Spezifikationen von kryogenen Laborgefäßen variieren je nach Modell und Marke. Hier sind einige wichtige Spezifikationen, die Sie bei der Auswahl dieser Geräte für Labore berücksichtigen sollten:
Größen und Kapazitäten
Sie sind in verschiedenen Größen erhältlich. Die kleinste Größe beträgt in der Regel 5 Liter, während die größte etwa 1.000 Liter beträgt. Die Kapazität des Behälters beeinflusst, wie viele Proben darin gelagert werden können. So kann ein 35-Liter-Behälter bis zu 300 Boxen mit 5 Boxen biologischer Proben lagern.
Probenkonservierung
Diese Gefäße können Proben mindestens zwei Jahre lang ohne konstante Flüssigstickstoffzufuhr konservieren. Proben wie Blut, Gewebe und Stammzellen bleiben in diesen Geräten intakt.
Druckentlastung
Ein kryogenes Gefäß muss über Druckentlastungsventile verfügen, um einen übermäßigen Druckaufbau zu verhindern. Bei zu hohem Druck kann das Gefäß beschädigt werden oder es kann zu einer Explosion kommen.
Temperatur
Diese Gefäße können extrem niedrige Temperaturen aufrechterhalten. Die Temperatur im kryogenen Gefäß liegt unter -150 Grad Celsius. Dies trägt dazu bei, Proben einzufrieren und verhindert jegliche chemische Reaktion oder biologische Aktivität.
Sicherheitsmerkmale
Einige kryogene Laborgefäße verfügen über Schlösser und Zugangskontrollen. Diese Sicherheitsmerkmale sind wichtig, wenn Proben gelagert werden, die teuer oder für die Forschung entscheidend sind.
Um sicherzustellen, dass ein kryogenes Laborgefäß über viele Jahre hinweg einwandfrei funktioniert, ist regelmäßige Wartung wichtig. Hier sind einige Wartungshinweise, die Sie beachten sollten:
Wöchentliche Inspektion
Benutzer sollten das kryogene Gefäß wöchentlich auf Anzeichen von Beschädigungen oder Abnutzung überprüfen. Das kryogene Gefäß sollte keine Risse oder defekten Teile aufweisen. Außerdem sollten Sie überprüfen, ob der Deckel fest schließt. Lose oder beschädigte Teile können dazu führen, dass Gas oder Wärme in das Gefäß gelangen und die darin befindlichen Proben beeinträchtigen.
Reparaturen
Sobald bei einer wöchentlichen Inspektion beschädigte Teile festgestellt werden, sollte der Benutzer unverzüglich Reparaturen durchführen. Dies kann den Austausch eines beschädigten Teils durch einen neuen beinhalten. Die Verzögerung von Reparaturen kann die Leistung des kryogenen Gefäßes beeinträchtigen.
Periodische Stickstoff-Nachfüllungen
Ein kryogenes Laborgefäß muss über eine konstante Flüssigstickstoffzufuhr verfügen. Der Stickstoffpegel im Gefäß sollte daher monatlich überprüft werden. Benutzer sollten den Stickstoffpegel auffüllen, sobald er sinkt. Dies trägt dazu bei, dass die gewünschte Temperatur erhalten bleibt, um die darin enthaltenen Proben zu schützen.
Labore auf der ganzen Welt verwenden kryogene Gefäße, um ihre Proben bei sehr niedrigen Temperaturen zu lagern, um deren Konservierung zu gewährleisten. Einige der Anwendungsszenarien dieser Gefäße sind wie folgt:
Bioprobenlagerung
Biobanken, klinische Labore und biowissenschaftliche Forschungsinstitute verwenden kryogene Laborgefäße, um menschliches Gewebe, Blutproben, Speichel, Stammzellen, Plasma und andere wertvolle Biobanken in Flüssigstickstoff zu konservieren, um deren langfristige Integrität zu gewährleisten und ihre biologische Aktivität zu erhalten.
Zell- und Gewebekonservierung
Diese kryogenen Gefäße werden häufig zur Lagerung von Zelllinien, Primärzellen, Stammzellen und Geweben verwendet. So müssen beispielsweise Zellen, die mit der Immunologie, Onkologie und Kardiologieforschung zusammenhängen, sorgfältig konserviert werden, da sie sonst schnell zerfallen. Die kryogene Lagerung ermöglicht einen einfachen Zugang zu den ursprünglichen, gesunden Zellen.
Pharmazeutika- und Impfstofflagerung
Pharmaunternehmen und Impfstoffentwicklungslabore verwenden kryogene Lagerbehälter zur Konservierung von temperaturempfindlichen Medikamenten, Enzymen, Hormonen und Impfstoffen. Die Tieftemperaturkonservierung sorgt für die Wirksamkeit, Wirksamkeit und Stabilität dieser empfindlichen pharmazeutischen Produkte bis zu ihrer Verwendung.
Lagerung von genetischem Material
Kryogene Lagerbehälter werden zur Konservierung von genetischem Material wie DNA und RNA eingesetzt. Forschungsinstitute und Labore für Gentests können mit Hilfe der kryogenen Lagerung die Stabilität und Integrität dieser wichtigen genetischen Proben erhalten.
Embryo- und Gametenkonservierung
Fruchtbarkeitskliniken und Reproduktionsforschungszentren verwenden kryogene Gefäße zur Konservierung von Embryonen, Spermien und Eizellen. Die kryogene Lagerung ermöglicht die erfolgreiche Konservierung und Lagerung dieser reproduktiven Zellen für die künstliche Befruchtung, die In-vitro-Fertilisation und die Reproduktionsforschung.
Materialwissenschaft und -technik
Labore für Materialwissenschaften und -technik verwenden kryogene Gefäße für Tieftemperaturexperimente und die Konservierung von Materialien. Starke Forschungsteams können die Eigenschaften und das Verhalten von Materialien unter extremen Kältebedingungen untersuchen, z. B. von Legierungen, Keramiken, Polymeren und Nanomaterialien.
Beim Kauf von kryogenen Lagerbehältern für das Labor sollten Sie verschiedene wichtige Merkmale berücksichtigen.
Material
Um Proben eingefroren zu halten, müssen kryogene Gefäße aus Materialien bestehen, die gute Isolatoren sind. Die meisten Gefäße bestehen entweder aus Aluminium oder Edelstahl. Die doppelten Wände des Aluminiumbehälters sind durch eine Vakuumschicht getrennt. Dies macht ihn leichter zu tragen und hält die Temperatur niedriger. Für schwere Aufgaben, z. B. wenn der Behälter viel bewegt werden muss, eignet sich Edelstahl besser als Aluminium. Edelstahl ist so robust, dass einige Behälter ihn für die innere und äußere Schicht verwenden, was sie besonders langlebig macht.
Stabilität
Bei der Lagerung von Proben bei extrem niedrigen Temperaturen ist Stabilität von entscheidender Bedeutung. Suchen Sie nach einem Behälter mit einer stabilen Basis und einer gleichmäßigen Gewichtsverteilung, um die Stabilität zu gewährleisten. Einige Behälter verfügen an der Unterseite über Gummibumper oder Schaumstoffbumper, die Stöße absorbieren und ein Umkippen verhindern. Bumper schützen den Behälter auch vor Abnutzung.
Temperaturtoleranz
Die Temperaturtoleranz bezieht sich auf die Fähigkeit von kryogenen Gefäßen, bei extrem niedrigen Temperaturen einwandfrei zu funktionieren. Es ist wichtig, Gefäße auszuwählen, die aus Materialien hergestellt sind, die ihre Integrität und Leistung bei kryogenen Temperaturen erhalten. Materialien wie Edelstahl und bestimmte Kunststoffe, wie Polypropylen, sind für ihre Langlebigkeit und ihre Widerstandsfähigkeit gegen Sprödigkeit oder Verformung bei kryogenen Temperaturen bekannt. Es ist wichtig, Gefäße mit einer Temperaturtoleranz zu wählen, die dem spezifischen kryogenen Temperaturbereich entspricht, der für die beabsichtigte Anwendung erforderlich ist.
Abmessungen und Kapazität
Labore verwenden kryogene Lagerbehälter mit unterschiedlichen Abmessungen und Kapazitäten, um unterschiedliche Probenmengen und -größen zu bewältigen. Diese Behälter sind speziell für die Konservierung von Proben wie biologischem Material, Geweben, Zellen und genetischem Material wie DNA konzipiert. Die Auswahl der richtigen Abmessungen und Kapazität ist entscheidend, um die ordnungsgemäße Konservierung und Organisation wertvoller Proben zu gewährleisten. Ob für die Lagerung einer kleinen Anzahl von Proben oder einer größeren Menge, es gibt kryogene Lagerbehälter in verschiedenen Größen und mit unterschiedlichen Fassungsvermögen, um die spezifischen Anforderungen des Labors zu erfüllen.
Verdampfungsrate
Die Verdampfungsrate von kryogenen Gefäßen bezieht sich auf die Geschwindigkeit, mit der der flüssige Stickstoff oder Helium im Gefäß verdampft. Dies gibt an, wie schnell das Gefäß seine kryogene Flüssigkeit verliert, was zu einem Temperaturanstieg führen und die Konservierung der gelagerten Proben gefährden kann. Die Wahl eines Gefäßes mit einer niedrigen Verdampfungsrate trägt dazu bei, den Verlust an kryogener Flüssigkeit zu minimieren und sicherzustellen, dass die Proben zur Konservierung die entsprechenden niedrigen Temperaturen beibehalten.
F1: Wie lange können kryogene Gefäße Proben aufbewahren?
A1: Kryogene Gefäße können Proben über mehrere Jahre hinweg aufbewahren, wenn der richtige Temperaturbereich eingehalten wird.
F2: Was sind die Vorteile der Verwendung eines kryogenen Laborgefäßes?
A2: Zu den Vorteilen zählen die langfristige Probenkonservierung, der Schutz vor biologischer Aktivität und die Erhaltung der Integrität der Proben.
F3: Können Benutzer ein kryogenes Lagergefäß öffnen, ohne die Temperatur im Inneren zu beeinflussen?
A3: Ja, die meisten kryogenen Gefäße sind so konzipiert, dass sie einen gelegentlichen Zugriff ermöglichen, ohne dass es zu einem signifikanten Temperaturabfall kommt.
F4: Sind kryogene Lagerbehälter tragbar?
A4: Ja, Flüssigstickstoff- und Dampfphesekryogene Gefäße sind in tragbaren Ausführungen für Feldarbeiten oder Aktivitäten vor Ort erhältlich. Tragbare kryogene Gefäße können in Fahrzeugen oder mit der Hand transportiert werden. Natürlich müssen Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden.
