در ابتدا تعریفی از تانک ازت ارائه و موارد استفاده از آن را در علم زیست‌شناسی بررسی می‌کنیم. سپس انواع ویال‌ها و تیوپ هایی که می‌توان در تانک ازت جهت نگهداری و انتقال نمونه‌های زیستی استفاده شود را معرفی و راهنمای خرید آن را ارائه می‌دهیم.
نیتروژن مایع چیست؟
نیتروژن مایع یا ازت مایع به فاز سیال و روان نیتروژن گفته می‌شود که از تقطیر جزءبه‌جزء به‌دست‌آمده است. نیتروژن مایع دارای نقطه‌جوش 195- درجه سانتیگراد است که در دمای سردتر از این حد مایع و در دمای بیش از آن به گاز تبدیل می‌شود. این به بدین معناست که در صورت نشت نیتروژن از تانک ازت و برخورد آن با بدن، سوختگی شدید پوستی، معلولیت عضو و یا حتی مرگ را به دنبال دارد. اما از این ماده به‌منظور نگهداری کیسه‌های خون، نطفه، تخمک، اعضای داخلی بدن، خنک‌کردن ماشین‌آلات صنعتی و حتی خشک‌کردن قسمت‌هایی از پوست بدن (تحت شرایط و دستگاه‌های خاص) نیز استفاده می‌شود.
ویژگی‌های تکنیکال نیتروژن مایع
نیتروژن مایع، بی‌رنگ، بی بو (بسیار شبیه به آب) با دمایی نزدیک 196 درجه زیر صفر بوده که به فرم‌های LIN، LN2 و LN از تقطیر جزءبه‌جزء هوا به دست میاید.
- در فشار جو، نیتروژن مایع در 77 کلوین (برابر با 195- درجه سلسیوس و 321- درجه فارنهایت) به جوش می‌آید.
- نیتروژن، بی‌اثر است و به فرایند احتراق هیچ‌گونه کمکی نمی‌کند. اما وقتی به دمای بالا برسد مثلاً بر اثر رعدوبرق یا درون اگزوز خودروها می‌تواند با اکسیژن ترکیب شده و به نیتروژن مونوکسید تبدیل شود. بنابراین نگران آتش سوزی در آزمایشگاه حین استفاده از نیتروژن نباشید.
- فرم عنصری این ماده، جز ترکیب اصلی سازنده بیولوژی تمام موجودات زنده می‌باشد. برای مثال در ساختار همهٔ پروتئین‌ها و اسیدهای نوکلئیک اتم نیتروژن حضور دارد.
چرا نیتروژن مایع؟
نیتروژن مایع به دلیل دمای بسیار پایین و ویژگی خنک‌کنندگی فوری، ابزار رایجی است که در فرایند انجماد سریع استفاده می‌شود. از این مایع علاوه بر نگهداری مواد و نمونه‌های زیستی، به فرم گاز نیز برای یخ‌زدن و نگهداری مواد غذایی استفاده می‌شود. به‌محض تماس این گاز با مواد غذایی کریستال‌های کوچکی در آنها شکل می‌گیرد که بدون تأثیر بر طعم غذا، آنها را جامد می‌کند.
نیتروژن مایع برای ذخیره‌سازی مواد بیولوژیکی نیز استفاده می‌شود زیرا می‌تواند به دمای بسیار پایین 196- درجه سانتیگراد برسد و از تخریب سلولی در این مواد جلوگیری کند. اما چرا این دمای پایین آن‌قدر مهم است؟
هنگامی که بنا بر نیاز پژوهشگر، سلول یا نمونه زیستی را بخواهیم در بیرون از بدن موجود زنده نگهداری و مطالعه نماییم (برای مثال نمونه اسپرم) لازم است، جلوی فساد و پوسیدگی نمونه را با سردکردن فوری بگیریم. وقتی نمونه یخ می‌زند برطبق قوانین ترمودینامیک، آنتروپی آن کاهش پیدا کرده و 99.9% واکنش‌های درون‌سلولی متوقف می‌شود. این امر تا جایی پیش می‌رود که در زیر یخ‌ها و یخچال‌های قطبین زمین، باکتری‌های باستانی کشف شده‌اند که به دوران پیش از ژوراسیک تعلق دارند و هنوز سالم باقی‌مانده‌اند.
برای کار با نیتروژن مایع باید به‌آرامی و بااحتیاط در محیطی با تهویه مناسب همراه با دستکش مخصوص و عینک محافظ کار شود. همچنین استفاده از ظروف درب‌دار و مورد تأیید که دارای استاندارد (FDA – CE و…) باشد، استفاده گردد. این ظروف باید در برابر دمای بسیار پایین مقاومت کنند.
ظروف نگهداری و حمل‌ونقل نیتروژن مایع
ظروف حمل‌ونقل نیتروژن مایع در مطلب ما به دو شکل توصیف می‌شوند. یک، آن ظروف و مخزن‌های آزمایشگاهی که نیتروژن مایع را در آنها ریخته و نگهداری می‌کنند تا زمانی که لازم باشد. دوم، ظروف و ویال‌های بیولوژی که در آنها نمونه‌های زیستی ریخته شده و در مخازن نیتروژن مایع نگهداری و در صورت نیاز همراه با مخزن جابه‌جا می‌شوند.
مخازن نگهداری و تانک‌های آزمایشگاهی ازت
از مخازن ذخیره‌سازی نیتروژن مایع برای نگهداری نمونه‌های بیولوژیکی، ژنومی و تشخیصی در دمای 196- تا 210- درجه سانتیگراد استفاده می‌شوند. نمونه‌ها پس از انتقال به لوله‌های برودتی در باکس‌های مخصوصی بسته‌بندی‌شده و در قفسه‌بندی مخصوص به خود قرار می‌گیرند. سپس کل این مجموعه در مایع نیتروژن موجود در تانک قرار گرفته و درب تانک نیتروژن را می‌بندند.
سیستم‌های انجماد LN2 (نیتروژن مایع) که برای برآوردن نیازهای ذخیره‌سازی طولانی‌مدت نمونه‌های برودتی طراحی شده‌اند، امر ذخیره‌سازی با مایع یا بخار LN2 را با ویژگی‌های زیر ارائه می‌دهند:
- زمان نگهداری طولانی (بیش از 100 روز در تانک‌های برقی)
- مصرف برق پایین (به میزان وات مصرفی دقت شود)
- عدم تولید گازهای گلخانه‌ای (به مشخصات محصول در سایت تولیدکننده و بروشور محصول دقت شود)
- تجهیزات حمل‌ونقل LN2 به اشکال مختلف در بازار موجودند که به شرح زیر هستند. توجه شود ما صرفاً درمورد مخازن انتقال و نگهداری LN2 در آزمایشگاه‌های بیولوژی می‌پردازیم.
- فریزرهای برودتی با دمای کنترل شده: دارای سیستم هواگیر و ورودی‌های تزریق نیتروژن مایع برای کنترل و یکنواختی دما
- تجهیزات ذخیره‌سازی طولانی‌مدت: ذخیره‌سازی LN2 فاز مایع یا بخار را با کنترلرهای دستی یا خودکار ممکن می‌سازند
- سیستم‌های بازیابی نمونه: دارای درب‌های قفل شونده، نشانگرهای سطح پایین LN2، آلارم‌ها و سایر ویژگی‌های تانک هوشمند
- مخازن انتقال LN2: برای مقادیر کم نیتروژن مایع مناسب‌اند
- ظروف LN2 رومیزی: فلاسک‌های قمقمه‌ای شکل با درب‌های گیره دار همراه با تهویه، دستگیره‌های حمل و پایه‌های لاستیکی
- مخازن تأمین LN2: ساخته شده از فولاد ضدزنگ. مناسب ذخیره‌سازی تحت‌فشار و موجود در طیف وسیعی از ظرفیت‌ها
- تجهیزات ذخیره‌سازی و حمل‌ونقل: با زمان نگهداری از دوهفته تا 125 روز. مورد تأیید سازمان ملل و یاتا (International Air Transport Association)
- و سیستم‌های پشتیبان برای فریزرهای با دمای بسیار پایین
ازجمله نکاتی که باید هنگام کار با تانک ازت از آنها غافل نشد می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- جابه‌جایی مخازن، باز کردن مخزن یا افزودن نمونه باعث تبخیر نیتروژن مایع شده و باید آن را جبران کرد.
- زمان ماندگاری نیتروژن همچنین به موارد زیر بستگی دارد.
– وجود یا عدم وجود باکس‌های نمونه
– اندازه، دما و ظرفیت حرارتی نمونه
– دما و رطوبت محیط اطراف
2. برای اولین استفاده از تانک نیتروژن مایع، آن را با LN2 پر کنید و بگذارید حدود 24 ساعت بماند. LN2 برای اولین‌بار خیلی سریع تبخیر می‌شود. بعد از تقریباً 24 ساعت، مخزن را دوباره پر کنید سپس نمونه‌ها را در محل مخصوص نگهداری نمونه‌های تانک قرار دهید.
3. جوشیدن و پاشیدن نیتروژن مایع همیشه هنگام پرکردن مخزن رخ می‌دهد پس مراقب باشید.
ویال های مخصوص تانک نیتروژن
ویال‌های کوچک با درب محکم، استریل و غیر استریل، طراحی شده برای مقاومت در برابر دماهای بسیار پایین و بالا، تولید شده در ظرفیت‌های مختلف. این همان چیزی است که از پس سرمای نیتروژن و گرمای اتوکلاو بربیاید اما دقیقاً اسمش چیست؟
مؤسسه ملی استاندارد و فناوری ایالات متحده، برودت را به دمای زیر 180- درجه سانتیگراد (292- درجه فارنهایت) اطلاق می‌کند. ویال‌های معرفی شده در سایت شرکت فیشرساینتیفیک آمریکا نیز موارد زیر را مناسب چنین دمایی دانسته است.
- کرایوویال – ویال‌های ذخیره‌سازی برودتی (Cryogenic storage vials)
- کرایوتیوپ – تیوب‌های ذخیره‌سازی برودتی (cryogenic storage tubes)
- کرایوتیوپ های کشت – تیوب‌های کشت سلولی برودتی (cell culture cryogenic tubes)
موارد نام‌برده برای نگهداری ایمن نمونه‌ها در دماهای بسیار پایین طراحی شده‌اند اما جهت نگهداری عمومی نمونه‌ها نیز مورداستفاده قرار می‌گیرد. کرایوویال‌ها و کرایوتیوپ ها دارای برخی ویژگی‌های مشترک هستند. آنها از رزین‌های پلاستیکی غیر سیتوتوکسیک (غیرسمی) و غیر جهش‌زا ساخته شده‌اند. همچنین به دلیل فرایند دقیق و خاص سترون‌سازی، این ظروف عاری از مواد پیروژن (عوامل طب زا) هستند که دلیلی بر استفاده گسترده و با اطمینان خاطر در موارد کلینیکی و بیمارستانی است. همان‌طور که گفته شد این ظروف به‌صورت استریل تولید و عرضه می‌شوند. اما در برخی موارد بنا بر نیاز پژوهشگر به دلیل استحکام بالای این ویال‌ها (چه دمایی، چه فیزیکی) به‌صورت تکی یا فله دربسته بندی‌های غیر استریل نیز عرضه می‌شوند.
اکثر کرایوتیوپ ها یا کرایوویال‌ها دارای رزوه پیچی هستند که به‌رغم تغییرات دما و فشار هوا، نگهداری نمونه‌ها را تضمین می‌کند. کرایوتیوپ ها و کرایوویال‌ها با رزوه‌های داخلی یا خارجی در بازار به فروش می‌رسند. اما پیشنهاد ما به شما، خرید کرایوتیوپ ها و کرایوویال‌های رزوه خارجی است زیرا به حفظ استریل بودن نمونه‌ها کمک می‌کنند.
برخی از لوله‌های ذخیره‌سازی برودتی دارای ته‌گرد و برخی دیگر لبه‌دار هستند تا بتوانند به‌تنهایی بایستند. علاوه بر این، بسیاری از لوله‌های ذخیره‌سازی برودتی دارای یک قسمت برچسب خور در کنار لوله برای نوشتن اطلاعات هستند. مارکرها و درب‌های رنگی نیز برای کمک به نظم‌دهی نمونه‌ها به پژوهشگران کمک می‌کند.
Share It