Wyposażenie i aparatura w nowoczesnym laboratorium mikrobiologicznym

Automatyzacja pipet przyczyniła się między innymi do zwiększenia precyzyjności i wydajności przeprowadzanych procesów laboratoryjnych. Coraz to nowsze urządzenia prezentują idealnie skalibrowane i wyprofilowane obudowy, które wpływają na jakość i wygodę pracy laboranta. Jednym z bardziej popularnych przykładów, zwłaszcza w biologii molekularnej, są pipety wielokanałowe. Ich użyteczność nie tylko zwiększa precyzję i powtarzalność wykonywanych czynności, ale także skraca czas pracy. Takie pipety mogą w jednym czasie napełnić od kilku do kilkunastu końcówek. Wielokanałowe pipety stanowią idealne narzędzie do pracy z płytkami 96-dołkowymi. Zwiększają odtwarzalność wyników badań wykonywanych przez różnych użytkowników, a ponadto wpływają na ergonomię pracy, obniżając siłę przylegania końcówek. A przeciwieństwie do pipet jednokanałowych, które znajdują swoje zastosowanie w każdym rodzaju laboratorium, wielokanałowe są przeznaczone głównie do zastosowań diagnostycznych, klinicznych i medycznych [3].

Autoklawy

Proces sterylizacji jest nieodłącznym elementem dla większości laboratoriów mikrobiologicznych, a swoje zastosowanie znajduje również w innych gałęziach przemysłu, np. biotechnologii oraz usługach stomatologicznych i kosmetycznych. Urządzenia te to nic innego, jak pojemniki o wzmocnionej konstrukcji, które zamknięte hermetycznie przeprowadzają sterylizację parą wodną pod wysokim ciśnieniem. Dzięki odpowiedniej budowie we wnętrzu ich komór jest utrzymywane wysokie ciśnienie i temperatura, która powoduje zwiększenie skuteczności sterylizacji. Ponadto kondensacja pary wodnej prowadzi do uwolnienia energii, która całkowicie uszkadza groźne drobnoustroje.

Współczesne autoklawy są dużo mniejsze niż kiedyś, jednocześnie zwiększają swoje możliwości, między innymi te dotyczące czasu trwania i łatwości obsługi. Coraz bardziej popularne stają się urządzenia cicho pracujące i kompaktowe, mieszczące się na blatach laboratoryjnych, w których w krótkim czasie można poddać sterylizacji np. podłoże mikrobiologiczne potrzebne do przygotowania na świeżo. W tym momencie zdecydowana większość tych urządzeń opiera się na zautomatyzowanym systemie elektronicznym, dzięki któremu w sposób łatwy i przejrzysty można obserwować pracę i parametry autoklawu w czasie rzeczywistym. Termometr w nowoczesnych autoklawach jest z reguły podłączony do sterującej autoklawem elektroniki, pozwalającej na pracę wg określonego wcześniej programu a całość wyposażenia zamknięta jest w obudowie. Niektóre modele są dodatkowo zaopatrzone w płaszcz wodny, który służy do szybkiego chłodzenia zawartości autoklawu, inne w pompę próżniową, która pozwalała na usunięcie powietrza z komory autoklawu przed rozpoczęciem procesu sterylizacji [1].

Aktualnie, w czasach ciągłej kontroli i doskonalenia laboratoriów, na rynku dostępnych jest wiele rodzajów autoklawów posiadających nawet drukarkę. Nie jest to akcesorium niezbędne, ponieważ dane można zbierać i przechowywać elektronicznie, niemniej jednak umożliwia szybką weryfikację procesu. Zdarza się, że do urządzenia wbudowany jest portal USB, dzięki czemu dane można rejestrować na przenośnych dyskach pamięci. Przebieg każdej wykonanej sterylizacji jest wtedy automatycznie zapisywany, aby następnie móc zgrać go na komputer i efekty pracy wydrukować. Kolejnym ciekawym rozwiązaniem są autoklawy, które wpływają na ograniczenie zajmowanej przestrzeni. Najnowsze projekty pozwalają na konstrukcję i zakup tzw. podwójnych autoklawów, z których jedna komora jest ułożona bezpośrednio nad drugą, co zwiększa pojemność dwukrotnie z wykorzystaniem tej samej przestrzeni. Stanowią one połączenie dwóch komór w jednej ramie, które mogą działać całkowicie niezależnie – na przykład pozwalając uruchomić cykl naczyń szklanych w jednej komorze podczas przygotowywania podłoży mikrobiologicznych w drugiej [1, 2].

Wytrząsarki, zamrażarki i inkubatory laboratoryjne

Większość laboratoriów jest wyposażonych w jakiś rodzaj wytrząsarki – często więcej niż jedną – ponieważ te wszechstronne konie robocze są wykorzystywane w wielu dziedzinach, między innymi: chemii, biochemii, biologii molekularnej, mikrobiologii, naukach o środowisku i żywności, diagnostyce klinicznej i hodowlach komórkowych. Zastosowanie rozciąga się od badań podstawowych aż do bioprodukcji. Wytrząsarki są dostępne w szerokiej gamie rozmiarów i formatów. Dostępne są wytrząsarki o różnych średnicach orbity, jednakże przy odpowiedniej prędkości, rozmiarze kolby i objętości orbita dowolnej wielkości zapewni wystarczające napowietrzenie dla prawidłowego wzrostu komórek. Obecnie na rynku można znaleźć kilka rodzajów wytrząsarek laboratoryjnych: kołyskowe, liniowe, kołowe oraz typu vortex.

Nie można mówić o laboratorium mikrobiologicznym bez wspomnienia inkubatorów i cieplarek mikrobiologicznych. Oba rodzaje urządzeń są przeznaczone do przechowywania (inkubacji) przeanalizowanych prób w ściśle określonych przez procedury warunkach: temperaturze i nasyceniu CO₂. Inkubatory z regulacją poziomu dwutlenku węgla największe zastosowanie znajdują w hodowlach tkankowych oraz mikrobiologii klinicznej, ze względu na wykrywanie obecności drobnoustrojów preferujących oraz wymagających do wzrostu warunków beztlenowych. Nowsze modele cieplarek posiadają wbudowane termometry oraz panele, które umożliwiają odczyt panujących wewnątrz warunków bez konieczności ich otwierania. W typowej budowie współczesnego inkubatora można wyróżnić: wyświetlacz temperatury, czujniki zabezpieczające i informujące o przekroczeniu danego poziomu dopuszczalnej temperatury, szklane drzwi wewnętrzne stanowiące dodatkową barierę, naturalną lub wymuszoną konwekcję powietrza oraz szeroki zakres manewrowania parametrami.

Analogicznie sytuacja prezentuje się z inkubatorami chłodzącymi i zamrażarkami, które znajdują swoje zastosowanie w laboratorium do przechowywania podłoży, roztworów oraz szczepów drobnoustrojów. Suszarki laboratoryjne to urządzenia ogrzewane energią elektryczną i służą do wyjaławiania szkła, naczyń oraz suszenia różnych substancji. W swojej budowie są zaopatrzone w termoregulację, dlatego nie wymagają stałego nadzoru.

Kontrola jakości sprzętu laboratoryjnego

Zgodnie z wymaganiami normy ISO 7218 oraz zasadami GMP wyposażenie laboratoryjne musi być utrzymywane w czystości i dobrej sprawności. Przed każdym użyciem aparatury należy sprawdzać, a następnie monitorować jej sprawność podczas pracy zgodnie z warunkami stosowania. W określonych odstępach czasu lub w wyniku konieczności wyposażenie należy wzorcować, tak aby zapewnić spójność pomiarową. Gwarantuje ona, że wynik pomiaru można powiązać z określonymi odniesieniami, na ogół z wzorcami państwowymi lub międzynarodowymi jednostki miary. Istotne kryteria brane pod uwagę przy ustalaniu częstotliwości sprawdzania stanowią typ urządzenia i liczba badań wykonywanych z jego wykorzystaniem. Przyjmuje się, że wagi laboratoryjne powinny być poddawane wzorcowaniu w pełnym zakresie raz do roku oraz regularnej kalibracji z wzorcami masy (przed każdym użyciem). Autoklawy poza każdorazową weryfikacją temperatur należy poddać cyklicznej kwalifikacji dla każdego z przeprowadzanych programów corocznie. Identyczna zasada dotyczy łaźni wodnych i innych sprzętów bazujących na pomiarze temperatury procesu, w tym inkubatory, suszarki, cieplarki, chłodziarki i zamrażarki [4, 5].

Posiadane na stanie laboratorium wyposażenie powinno być zinwentaryzowane, czyli zapisane w łatwo dostępnym i przejrzystym rejestrze. Ponadto przypisane do odpowiedniej grupy przeznaczenia. Czynność ta pozwala na łatwą identyfikację konkretnego sprzętu oraz określenie jego aktualnego stanu, np. w przypadku awarii. Każde urządzenie laboratoryjne, które nie spełnia określonych wymagań (awaria, usterka) pozwalających na jego wykorzystanie i wykonanie badania, wymaga ustalenia przyczyny dysfunkcji i naprawy, a także ponownego wzorcowania/kalibracji i potwierdzenia jego sprawności. Wszystkie urządzenia zgłoszone do naprawy w wyniku awarii powinny zostać dokładnie wyczyszczone, zdezynfekowane bądź wysterylizowane, tak aby praca z nimi była bezpieczna dla osób postronnych. Wszystkie działania związane z awarią sprzętu, jego naprawą oraz ponownym dopuszczeniem do pracy powinny zostać odnotowane w przeznaczonym do tego systemie lub dzienniku danego urządzenia [4, 6, 7].

Do najczęściej używanej, oprócz wspomnianej wyżej podstawowej aparatury laboratorium mikrobiologicznego, można zaliczyć: mikroskop, wirówki laboratoryjne, pompy próżniowe, łaźnie wodne, pehametry oraz lampy UV. Do bardziej specjalistycznego sprzętu, w zależności od rodzaju przeprowadzanych badań, można dodać: spektrofotometr, termocykler, aparaty oparte na technice MALDI-Tof i liczniki kolonii. Oprócz analiz mikrobiologicznych praca w laboratorium wymaga czasami oznaczeń chemicznych. W tym celu niezbędne jest wyposażenie w specyficzne szkło oraz sprzęt taki jak: rurki Durhama, szkło (zlewki, cylindry, kolby) oraz coraz bardziej powszechny jednorazowy, sterylny, plastikowy sprzęt zastępujący wykorzystywane dotychczas szkło i metal.

Piśmiennictwo

1. Libudzisz Z., Kowal K.: Mikrobiologia techniczna. Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, 2000.
2. Paluch J.: Podstawy mikrobiologii przemysłowej. Wydawnictwo Przemysłu Lekkiego i Spożywczego, 1965.
3. Bluszcz A.: Nowoczesne pipety. „Laboratorium – Przegląd Ogólnopolski”, 2016.
4. EA-04/10: Akredytacja laboratoriów mikrobiologicznych. Lipiec 2002.
5. Dobra praktyka mikrobiologiczna w laboratorium. Raport Komisji SFSTP. Pharmaceutica nr 19, wrzesień 2002.
6. Declert G., Chemtob C.: Zarządzanie aparaturą pomiarową zgodnie z normą ISO 9002. „Pharmaceutica”, 2001, 9, 15.
7. Rozporządzenie Ministra Zdrowia w sprawie wymagań, jakim powinno odpowiadać medyczne laboratorium diagnostyczne. Dz.U. nr 43, poz. 408 z  3.03.2004 r. z późn. zm.

Damian Sztucki
PPF Hasco-Lek S.A.

Czytaj także: Nadzór nad wyposażeniem w laboratorium akredytowanym – wybrane zagadnienia