No primeiro texto da série explicamos como uma incubadora com agitação orbital (shaker) funciona e como escolher o melhor equipamento para seus bioprocessos. Neste texto, vamos conhecer as boas práticas de utilização desse equipamento e as principais dicas para você usá-lo de forma segura e correta, aproveitando ao máximo todos os seus recursos.
As boas práticas compreendem uma série de ações que evitam contaminações e o desperdício de tempo e recursos (materiais e financeiros), além de contribuírem para obtenção de resultados confiáveis e reprodutíveis para o seu experimento, e aumentar a vida útil do equipamento. A seguir destacamos práticas importantes para a utilização da sua incubadora orbital como a higienização, as condições ideais de cultivo e medidas de manuseio e manutenção.
1 – Higienização correta
A higienização adequada da incubadora orbital é fundamental para o sucesso do seu bioprocesso e deve ser uma prática inserida na rotina do laboratório. É importante definir os diferentes níveis de limpeza (Tabela) e os principais cuidados ao higienizar cada compartimento do equipamento.
Cada compartimento da incubadora orbital requer um tipo específico de limpeza. A limpeza das bandejas deve ser feita regularmente com um produto de limpeza neutro ou compostos de amônio quaternário para remover poeiras e restos de meio de cultura. Nos caso das incubadoras com esteira adesiva (também chamado sticky stuff), a limpeza adequada evita a perda da adesividade devido à poeira ou sujeira. Essa limpeza pode ser com água limpa e morna (ou com água e sabão neutro) e secagem natural durante a noite. O uso de solventes deve ser evitado para não danificar a esteira adesiva, no entanto podem ser desinfectadas com álcool 70% ou soluções de amônia quaternária. Veja no vídeo abaixo uma incubadora com esteira adesiva em funcionamento:
A área interna pode ser limpa com desinfetantes (como compostos de amônio quaternário) enquanto a área externa pode ser limpa com detergente neutro seguida da secagem com pano limpo. Já para a limpeza de ventiladores e painéis eletrônicos, o equipamento deve estar desconectado da rede elétrica e poeira e detritos podem ser removidos com um aspirador de bico fino.
Algumas características da incubadora orbital podem facilitar a sua higienização como o design higiênico (como cantos arredondados, base lisa e com poucos componentes internos), pintura antimicrobiana, dreno para facilitar a limpeza de possíveis derramamentos e sistema de descontaminação por radiação ultravioleta.
Por fim, tão importante quanto a higienização frequente do equipamento pelos usuários do laboratório, é a realização da manutenção preventiva anual do equipamento por uma equipe qualificada. Neste tipo de manutenção são realizadas desinfecções de componentes eletrônicos e partes mecânicas que afetam diretamente no bioprocesso como, por exemplo, os ventiladores que homogeneizam a atmosfera interna da incubadora.
2 – Escolha das condições adequadas de crescimento microbiológico
A escolha das condições ideais de cultivo garantirá o sucesso do seu bioprocesso. Os parâmetros listados abaixo são limitantes para obtenção de altas concentrações de biomassa e fundamentais para o adequado desenvolvimento do bioprocesso. Por isso, antes de iniciar seu experimento, é recomendada a realização de um estudo piloto para validar e padronizar as condições ideais do bioprocesso e cujos resultados vão direcionar as decisões que serão tomadas, podendo impactar diretamente no tempo e no custo do experimento.
- Agente biológico: O tipo do microrganismo, célula de mamífero, inseto ou planta, ou microalga utilizado para o bioprocesso vai depender do tipo do bioproduto que você deseja produzir e vai definir as condições de cultivo.
- Agitação e velocidade: São fatores que influenciam na tensão de cisalhamento, transferência de oxigênio e, consequentemente, no crescimento da biomassa. A combinação ideal entre agitação e velocidade impactará diretamente em seu bioprocesso e deve ser determinado no estudo piloto ou em referências bibliográficas.
- Formulação do meio de cultivo: A quantidade ideal de nutrientes e suplementos para sua cultura é fundamental para obtenção da biomassa desejada. Recomenda-se que a composição desses nutrientes inclua o substrato / fonte de carbono (exemplo: glicose), uma fonte de nitrogênio, oligoelementos/ vitaminas e tampão (para manter um pH ideal). Altas concentrações de substrato podem inibir o crescimento celular e por isso o ideal é a adição (manual ou automática) de substrato em intervalos determinados no caso de longos bioprocessos.
- Volume do meio de cultivo: O ideal é que os frascos utilizados em sua incubadora orbital estejam preenchidos com 20-25% do seu volume de trabalho, pois baixos volumes melhoram a transferência de oxigênio – fator limitante em culturas de bactérias e fungos sob agitação.
- Design do frasco de agitação influencia na transferência de oxigênio no bioprocesso. Dê preferência a frascos com geometrias específicas que otimizem seus resultados. O modelo de Erlenmeyer convencional por exemplo pode limitar a transferência de oxigênio, enquanto o modelo de frasco Fernbach possui defletores que interrompem o fluxo suave da cultura, melhorando a transferência de oxigênio. Existe ainda o frasco Ultra Yield, comumente utilizados para agitação de alta aeração ou como biorreator descartável, pois fornecem boa oxigenação.
- Umidade: A evaporação durante um bioprocesso é associada a efeitos colaterais negativos como a perda do volume do meio de cultivo, aumento da concentração osmótica do meio, e até mesmo morte celular da cultura. A umidificação do ambiente interno da incubadora orbital é uma forma de evitar a evaporação do meio de cultivo.
- Controle de CO2: Apesar do CO2 (dióxido de carbono) não ser um requisito metabólico para culturas de células, ele é utilizado com o intuito de se dissolver no meio cultivo, onde uma pequena proporção reage com água para formar ácido carbônico que, por sua vez, interage com sua base conjugada para controlar um pH fisiológico estável através do sistema tampão de bicarbonato.
- Controle de Temperatura: O controle de temperatura é um dos maiores gargalos na reprodutibilidade de bioprocessos. A incubadora orbital deve garantir que não ocorram variações maiores que 0,5 °C entre as extremidades ao longo de toda a bandeja de cultivo. Para que isso seja possível é recomendado utilizar sistemas de refrigeração (além do sistema de aquecimento), fazer a limpeza adequada do equipamento, e usar passadores de cabos evitando passar cabos pela borracha da porta.
3 – Manutenção das condições adequadas para o crescimento microbiano
Algumas condições como limitação de oxigênio, falta de nutrientes, interrupção de cultivo e manuseio repetido podem limitar o crescimento da biomassa do seu experimento. Listamos a seguir algumas boas práticas para manutenção das condições ideais de cultivo e medidas para o manuseio da sua incubadora orbital que auxiliam o crescimento microbiano e consequente obtenção de altas concentrações de biomassa.
- Garantia da qualidade do inóculo: Certifique-se de que o inóculo foi cultivado seguindo os parâmetros ideais, como tipo de meio de cultura adequado, tipos de frascos de agitação, preparo da pré-cultura (o ideal é utilizar a pré-cultura ainda na fase logarítmica de crescimento).
- Sensores de temperatura: Como muitos processos químicos e biológicos dependem diretamente da temperatura, a incubadora orbital deve ter sensor de temperatura, que não apenas mede a temperatura geral de forma precisa, mas também monitora a uniformidade da temperatura ao longo do tempo.
- Umidificação automática por alimentação ativa: Incubadoras com sistemas de umidificação baseados em alimentação ativa de vapor limpo, associadas a uma higienização adequada, promovem a manutenção da umidade do ambiente interno da incubadora e evitam a evaporação do meio de cultivo.
- Evitar abrir a porta desnecessariamente: toda vez que a porta da incubadora orbital é aberta, parte do calor é perdido e a agitação é interrompida, o que pode alterar a curva de crescimento do seu experimento.
- Acionamento de parada/reinício automático: Um dos principais objetivos de uma incubadora orbital é manter a agitação da sua cultura. A interrupção da agitação pode ser evitada se a porta do equipamento tiver um manuseio fácil e se o acionamento de parada/reinício for automático
- Manutenção preventiva, no break e controle de panes elétricas: Panes elétricas e defeitos podem ocasionar longos períodos de inatividade (falta de uso) da incubadora orbital, prejudicando o trabalho de todo o laboratório. A escolha de uma incubadora orbital de qualidade (com maior expectativa de vida dos seus componentes críticos, por exemplo), associada a manutenção preventiva regular e a utilização do no break garantem um funcionamento correto, sem interrupções frequentes e com bons resultados.
- Registro de dados: Sensores que coletam e armazenam informações sobre a composição do meio de cultura, o histórico das pré-culturas de diferentes bioprocessos, a quantidade de interrupções do bioprocesso, as possíveis variações de temperatura e umidificação são interessantes para manter a reprodutibilidade e o rastreio das condições do bioprocesso. Essas informações podem ser lidas por softwares permitindo que o pesquisador tenha acesso a triagem, otimização e produção do bioprocesso.
Ao longo do texto destacamos algumas recomendações de boas práticas de utilização de uma incubadora orbital que permitem seu uso correto e seguro. Nossas dicas não substituem as recomendações dos fabricantes do equipamento presente no seu laboratório, mas irão lhe auxiliar na obtenção de resultados confiáveis e com menor variação. No próximo texto, vamos destacar como a escolha da incubadora orbital impacta a produtividade do seu bioprocesso e quais condições do equipamento contribuem para isso .
Este é um texto patrocinado pela INFORS HT, especialista em biorreatores, agitadores-incubadoras e software de controle de bioprocessos.
Cite este artigo:
LOPES, B. P. Boas práticas de utilização da incubadora orbital. Revista Blog do Profissão Biotec, v.8, 2021. Disponível: <https://profissaobiotec.com.br/boas-praticas-utilizacao-incubadora-orbital/>. Acesso em: dd/mm/aaaa.
