W laboratorium niezwykle ważna jest higiena pracy. Nie każdy eksperyment wymaga zachowania jałowości. O ile jednak pracujemy z żywymi organizmami, chcąc zapewnić im odpowiednie warunki wzrostu, jałowość jest podstawowym elementem pozwalającym wyeliminować obce czynniki zaburzające przebieg hodowli. Mowa tu o drobnoustrojach, które tak w formie wegetatywnej, jak i przetrwalnikowej, są przyczyną zakażeń.

Ich źródłem może być zanieczyszczone powietrze, stosowane narzędzia i naczynia lub odczynniki. Ponieważ drobnoustroje namnażają się szybciej niż komórki eukariotyczne, zakażenia bakteryjne i grzybicze niejednokrotnie są zmorą roślinnych i komórkowych kultur in vitro. Jałowość jest równie ważna w laboratoriach mikrobiologicznych. Jak skutecznie unikać zakażeń, których usunięcie angażuje dodatkową pracę, czas i pieniądze?

W jałowieniu pomieszczeń i powierzchni użytkowych, oprócz środków chemicznych, najczęściej stosuje się sterylizację promieniowaniem (np. UV) lub sterylizację gazami (np. ozonowanie). Jałowe warunki pracy w wybranych strefach zapewniają także komory laminarne. W jałowieniu narzędzi, akcesoriów i naczyń laboratoryjnych prym wiodą wysokociśnieniowe autoklawy parowe, które – w zależności od rodzaju urządzenia – przeznaczone są do sterylizacji różnego typu wsadów, tj. wyrobów litych, niewgłębionych i różnego rodzaju wyrobów wgłębionych. Autoklawy parowe znajdują także zastosowanie w sterylizacji roztworów, buforów i płynnych podłoży hodowlanych. Czy jednak jesteśmy w stanie zapewnić 100% jałowości przygotowanych w ten sposób mediów płynnych? W tym konkretnym przypadku przyjrzyjmy się bliżej procesowi sterylizacji.

Tradycyjna sterylizacja parowa
Sterylizacja w autoklawie parowym przebiega w warunkach podwyższonego ciśnienia i temperatury, gdzie nośnikiem energii jest para wodna. Choć jest to sprawdzony sposób sterylizacji ciał stałych, takich jak skalpele czy końcówki do pipet (nagrzana para wodna w sposób równomierny opływa powierzchnie wsadu), jałowienie płynów może sprawiać pewne trudności. W przypadku wsadów płynnych o określonej objętości, w pierwszej kolejności zostaje ogrzane naczynie, następnie górna powierzchnia i część objętości płynu znajdująca się bliżej ścian, a dopiero później pożądana temperatura zostaje osiągnięta w centrum słupa cieczy. To przesunięcie czasowe powoduje, że właściwy czas ekspozycji na wymaganą temperaturę często nie jest w pełni osiągany w całej objętości wsadu. Opisane zjawisko może być przyczyną pojawiania się zakażeń mediów, mimo kontroli warunków panujących bezpośrednio w komorze sterylizacyjnej. Przykładowo, aby spełnić warunek jałowości większości podłóż mikrobiologicznych, tj. sterylizacja medium w temperaturze 121ºC przez 15 min, należy tak dostosować parametry cyklu, aby pożądana temperatura utrzymywała się w zadanym czasie w całej objętości cieczy – co w praktyce oznacza odpowiednie wydłużenie cyklu.

Sterylizacja w technologii „direct energy transfer”
Rozwiązaniem w takiej sytuacji może być zastosowanie sterylizatorów, w których nośnikiem energii jest promieniowanie mikrofalowe. W przeciwieństwie do pary wodnej, która stopniowo ogrzewa ciecz od zewnątrz, zastosowanie mikrofal prowadzi do bezpośredniego przeniesienia energii (ang. direct energy transfer) na cząsteczki wody płynnego medium i szybkiego ogrzania cieczy w całej objętości. Przykładem urządzenia tego typu jest autoklaw Microjet (producent Enbio). Jest to kompaktowy sterylizator, którego zaletą jest niewielki rozmiar, prostota obsługi i bardzo krótki czas cyklu, który może wynosić nawet 7 min. Dzięki zastosowaniu warunków podwyższonego ciśnienia i promieniowania mikrofalowego, płynne media poddawane są działaniu temperatury 135ºC przez 80 sekund. Tak krótki czas ekspozycji pozwala zachować cechy jakościowe pożywek, nie prowadząc do rozkładu ich składników w wysokiej temperaturze. Microjet przeznaczony jest do sterylizacji mediów płynnych, także z dodatkiem agaru, w standardowych kolbach i butelkach laboratoryjnych o pojemności do 500 ml. Przygotowane w ten sposób media spełniają normy dotyczące przygotowania i wytwarzania pożywek PKN-CEN ISO/TS 11133-1 oraz ISO/TS 11133-2. Dodatkową zaletą autoklawów Microjet jest to, że ich obsługa nie wymaga posiadania uprawnień do obsługi autoklawów i sterylizatorów wysokociśnieniowych. Dzięki temu autoklaw mikrofalowy może stać się częścią wyposażenia każdego laboratorium, ułatwiając codzienną pracę oraz zapewniając wymaganą jałowość buforów i mediów.