Monitoraggio di incubatori

Gli incubatori sono utilizzati da vari settori, tra i quali il farmaceutico e il biotecnologico. In questo caso esamineremo il settore scientifico della microbiologia.

La microbiologia si concentra sui microrganismi quali batteri, organismi unicellulari e virus. L'inoculazione è un tipo di studio basato sull'introduzione di microrganismi in ambienti in cui cresceranno e si riprodurranno, un ambito noto coi nomi di coltura cellulare o coltura di microrganismi. Molti vaccini provengono da colture cellulari.

L'incubatore è l'apparecchio in cui i terreni di coltura inoculati con microrganismi sono tenuti in condizioni controllate ottimizzate.

I requisiti ambientali fondamentali per una crescita cellulare ottimale sono i seguenti:

• Temperatura
• Umidità relativa
• Anidride carbonica (CO₂)

Un elemento chiave per stabilire l'ambiente di crescita ideale è rappresentato dal valore di pH corretto, che può variare a seconda delle colture. Nei terreni di coltura viene spesso usato il rosso fenolo per garantire livelli di pH corretti (giallo per livelli di pH bassi, porpora per livelli di pH elevati e rosso per un valore di pH equivalente a 7).

I terreni usati per l'inoculazione sono di vario genere. Le piastre di agar sono il terreno più comunemente utilizzato per la coltura di batteri ed altri microrganismi. Una piastra di agar è una capsula di Petri contenente Agar nutriente. Il terreno di coltura basale sintetico Basal Medium Eagle (BME) è ampiamente diffuso per supportare la coltura di un gran numero di differenti cellule di mammiferi.

Per ottenere nel BME un valore di pH pari a 7,4, sono necessarie le seguenti condizioni ambientali:

• Temperatura: 37 °C.
• Umidità relativa: 90…95 %UR
• Anidride carbonica (CO₂): 5% CO₂

La problematica di questo ambiente è insita nel fatto che, a seconda dell'incubatore, si può facilmente formare della condensa. A una temperatura di 37 °C con un livello di umidità relativa del 95 %UR, la temperatura del punto di rugiada (ossia la temperatura nella quale si crea la condensa) è di circa 36 °C. Normalmente il locale in cui si trova l'incubatore sarà a 23 °C. Ciò significa che, in relazione alla coibentazione dell'incubatore, si può creare condensa; la condensa può crearsi ugualmente, a prescindere dalla coibentazione, anche aprendo la porta.

Se 37 °C non rappresentano una sfida per la misura della temperatura, la questione risulta più complicata per quanto riguarda l'umidità relativa e la CO2.

Nella maggior parte dei casi l'umidità relativa viene misurata con sensori capacitivi. Per via della loro struttura, i sensori capacitivi tendono a sviluppare un drift in presenza di livelli di umidità elevati, con la conseguente necessità di una taratura più frequente. La condensa può provocare anche guasti dei sensori, pertanto il posizionamento del sensore all'interno dell'incubatore risulta di importanza cruciale. Anche in presenza di livelli elevati di umidità relativa con condensa, lo sperimentato sensore capacitivo HygroMer di Rotronic installato sulla sonda RMS-HCD-S o RMS-HCD-IC102 offre una prestazione incredibile. Per saperne di più sulla misura dell'umidità relativa:

Potete trovare maggiori informazioni sulla misurazione dell'umidità relativa qui . Le sonde RMS-HCD misurano sia la temperatura che l'umidità relativa (o il punto di rugiada) e grazie alla comunicazione digitale queste sonde digitali che supportano lo hot swapping consentono di evitare praticamente qualsiasi downtime offrendo un'integrità dei dati totale all'interno del software Rotronic Monitoring System, che riconosce automaticamente la sostituzione di una sonda. Le sonde RMS-HCD operano entro campi di misura compresi fra -100 e 200 °C nonché 0 e 100 %UR.

Anche la misura dell'anidride carbonica può rivelarsi ardua in presenza di livelli elevati di umidità relativa con condensa, a seconda della tecnologia di misura utilizzata. L'assorbimento infrarosso (IR) è la tecnologia di rilevamento più comunemente utilizzata per la misura della CO2. Per saperne di più su come Rotronic misura la CO2: qui. Il problema dell'assorbimento infrarosso è la condensa: se questa si forma, la fonte luminosa può venire rifratta dall'acqua prima di raggiungere il rivelatore di luce. Per evitare questo inconveniente, la sonda RMS-CCA-S-20X è riscaldata proprio per impedire la formazione di condensa. Qualora si formi condensa, è più plausibile che si verifichi una lettura positiva del gas che un guasto al sensore. I sensori riprenderanno il loro funzionamento ostacolato dalla condensa non appena si saranno scaldati a sufficienza da respingere l'acqua. Rotronic usa l'assorbimento infrarosso per garantire una misura accurata e precisa della CO2. Il sensore RMS-CCA-S-20X opera entro un campo di misura compreso fra 0 e 20% CO2.

Per riprodurre un ambiente simile a quello che si trova all'interno del corpo di un mammifero si deve tener conto delle concentrazioni di ossigeno, che nel corpo di un mammifero oscillano fra l'1 e il 12%, e pertanto risultano molto inferiori a quelle presenti nell'atmosfera, pari al 21%. All'interno di un incubatore è possibile controllare i livelli di ossigeno aggiungendo azoto (N2) e riducendo quindi la quantità di ossigeno. Rotronic offre anche una soluzione per il monitoraggio dei livelli di O2 con GCA-S-O2-XX21-SET. Il sensore GCA-S-O2-XX21 opera entro un campo di misura compreso fra 0 e il 21% O2.

I VANTAGGI DI RMS IN BREVE

Varie aziende forniscono incubatori, per es. Adolf Huhner AG, Binder GmbH, Fischer Scientific, Memmert… Normalmente gli incubatori dispongono di un'uscita analogica opzionale che consente di processare le loro letture. RMS offre convertitori analogico/digitale per integrare le uscite in RMS. Attraverso l'Application Programming Interface (API) di RMS e il software AtmoWEB di Memmert, RMS può monitorare anche i punti seguenti direttamente dalla camera Memmert di cui si dispone:

• TempSet: set point di temperatura
• Temp1Read: lettura temperatura sonda 1.
• Temp2Read: lettura temperatura sonda 2.
• Temp3Read: lettura temperatura sonda 3.
• Temp4Read: lettura temperatura sonda 4.
• HumRead: set point di umidità relativa
• HumRead: lettura di umidità relativa
• CO2Set: set point di CO2
• CO2Read: lettura di CO2
• O2Set: set point di O2
• O2Read: lettura di O2
• DoorOpen: stato porta aperta/chiusa

LA SOLUZIONE DEL SISTEMA DI MONITORAGGIO ROTRONIC MONITORING-SYSTEM

Il sistema di monitoraggio Rotronic Monitoring-System (RMS) è un software di categoria 4 secondo le linee guida GAMP©5 associato a hardware di categoria 1, che offre agli utenti supporto nel monitoraggio delle applicazioni conformi a GxP, nell'esame degli attributi qualitativi critici e nel monitoraggio dei parametri di processo più delicati, consentendo così loro di concentrarsi sulla sicurezza del paziente, sulla qualità del prodotto e sull'integrità dei dati, nonché sulla conformità all'Allegato 11 EudraLex e alla FDA 21 CFR Part 11.

Qualche domanda? Contattateci oggi stesso!