En CO2-inkubator produserer kondens, er den relative fuktigheten for høy?
Når vi bruker CO2-inkubator til å dyrke celler, har vi forskjellige krav til den relative fuktigheten i inkubatoren på grunn av forskjellen i mengden tilsatt væske og dyrkningssyklusen.
For eksperimenter som bruker 96-brønns cellekulturplater med lang kultursyklus, er det en risiko for at kulturløsningen tørker ut hvis den fordamper over lengre tid ved 37 ℃ på grunn av den lille mengden væske som tilsettes en enkelt brønn.
Høyere relativ fuktighet i inkubatoren, for eksempel, opp til mer enn 90 %, kan effektivt redusere fordampningen av væske. Imidlertid har det oppstått et nytt problem. Mange cellekulturforskerne har oppdaget at det er lett å produsere kondensat i inkubatoren under høye luftfuktighetsforhold. Hvis kondensatproduksjonen er ukontrollert, vil den akkumuleres mer og mer, noe som fører til en viss risiko for bakteriell infeksjon i cellekulturen.
Så, er kondensdannelsen i inkubatoren fordi den relative fuktigheten er for høy?
Først av alt må vi forstå konseptet relativ fuktighet,relativ fuktighet (relativ fuktighet, RH)er det faktiske innholdet av vanndamp i luften og prosentandelen vanndampinnhold ved metning ved samme temperatur. Uttrykt i formelen:
.png)
Prosentandelen relativ fuktighet representerer forholdet mellom vanndampinnholdet i luften og det maksimalt mulige innholdet.
Spesifikt:
* 0 % RF:Det er ingen vanndamp i luften.
* 100 % RF:Luften er mettet med vanndamp og kan ikke holde på mer vanndamp, og det vil oppstå kondens.
* 50 % RF:Indikerer at den nåværende mengden vanndamp i luften er halvparten av mengden mettet vanndamp ved den temperaturen. Hvis temperaturen er 37 °C, er det mettede vanndamptrykket omtrent 6,27 kPa. Derfor er vanndamptrykket ved 50 % relativ fuktighet omtrent 3,135 kPa.
Mettet vanndamptrykker trykket som genereres av damp i gassfasen når flytende vann og dets damp er i dynamisk likevekt ved en viss temperatur.
Mer spesifikt, når vanndamp og flytende vann sameksisterer i et lukket system (f.eks. en godt lukket Radobio CO2-inkubator), vil vannmolekyler fortsette å gå fra flytende tilstand til gassformig tilstand (fordampning) over tid, mens også gassformige vannmolekyler vil fortsette å gå over til flytende tilstand (kondensasjon).
På et visst punkt er fordampnings- og kondensasjonshastighetene like, og damptrykket på det punktet er det mettede vanndamptrykket. Det er karakterisert ved
1. dynamisk likevekt:Når vann og vanndamp sameksisterer i et lukket system, fordamper og kondenserer for å oppnå likevekt, endres ikke vanndamptrykket i systemet lenger. På dette tidspunktet er trykket mettet vanndamptrykk.
2. temperaturavhengighet:Mettet vanndamptrykk endres med temperaturen. Når temperaturen øker, øker den kinetiske energien til vannmolekylene, slik at flere vannmolekyler kan unnslippe til gassfasen, slik at det mettede vanndamptrykket øker. Omvendt, når temperaturen synker, synker det mettede vanndamptrykket.
3. Kjennetegn:Mettet vanntrykk er en rent materialkarakteristikkparameter, den avhenger ikke av mengden væske, bare av temperaturen.
En vanlig formel som brukes til å beregne mettet vanndamptrykk er Antoine-ligningen:
For vann har Antoine-konstanten forskjellige verdier for forskjellige temperaturområder. Et vanlig sett med konstanter er:
* A=8,07131
* B=1730,63
* C=233,426
Dette settet med konstanter gjelder for temperaturområdet fra 1 °C til 100 °C.
Vi kan bruke disse konstantene til å beregne at det mettede vanntrykket ved 37 °C er 6,27 kPa.
Så, hvor mye vann er det i luften ved 37 grader Celsius (°C) i en tilstand med mettet vanndamptrykk?
For å beregne masseinnholdet av mettet vanndamp (absolutt fuktighet), kan vi bruke Clausius-Clapeyron-ligningen:
Mettet vanndamptrykk: Ved 37 °C er det mettede vanndamptrykket 6,27 kPa.
Konvertering av temperaturen til Kelvin: T=37+273,15=310,15 K
Substitusjon i formelen:
.png)
Resultatet oppnådd ved beregning er omtrent 44,6 g/m³.
Ved 37 °C er vanndampinnholdet (absolutt fuktighet) ved metning omtrent 44,6 g/m³. Dette betyr at hver kubikkmeter luft kan holde 44,6 gram vanndamp.
En 180L CO2-inkubator vil bare holde omtrent 8 gram vanndamp.Når fuktingspanner og kulturbeholdere er fylt med væske, kan den relative fuktigheten lett nå høye verdier, til og med nær metningsfuktighetsverdier.
Når den relative fuktigheten når 100 %,Vanndampen begynner å kondensere. På dette tidspunktet når mengden vanndamp i luften den maksimale verdien den kan holde ved den aktuelle temperaturen, dvs. metning. Ytterligere økning i vanndamp eller reduksjon i temperatur fører til at vanndampen kondenserer til flytende vann.
Kondens kan også oppstå når den relative fuktigheten overstiger 95 %,men dette avhenger av andre faktorer som temperatur, mengden vanndamp i luften og overflatetemperaturen. Disse påvirkningsfaktorene er som følger:
1. Temperaturreduksjon:Når mengden vanndamp i luften er nær metning, kan enhver liten reduksjon i temperatur eller økning i mengden vanndamp føre til kondens. For eksempel kan temperatursvingninger i inkubatoren føre til generering av kondensat, slik at en mer stabil temperatur i inkubatoren vil ha en hemmende effekt på genereringen av kondensat.
2. lokal overflatetemperatur under duggpunkttemperaturen:Hvis den lokale overflatetemperaturen er lavere enn duggpunkttemperaturen, vil vanndamp kondensere til vanndråper på disse overflatene, slik at temperaturuniformiteten til inkubatoren vil ha bedre ytelse i å hemme kondens.
3. Økt vanndamp:For eksempel, fuktingspanner og kulturbeholdere med store mengder væske, og inkubatoren er bedre forseglet. Når mengden vanndamp i luften inne i inkubatoren øker utover dens maksimale kapasitet ved gjeldende temperatur, vil det oppstå kondens selv om temperaturen forblir uendret.
Derfor har en CO2-inkubator med god temperaturkontroll åpenbart en hemmende effekt på kondensdannelsen, men når den relative fuktigheten overstiger 95 % eller til og med når metning, vil muligheten for kondens øke betydelig.Derfor, når vi dyrker celler, bør vi i tillegg til å velge en god CO2-inkubator, forsøke å unngå risikoen for kondens som følge av jakten på høy luftfuktighet.
Publisert: 23. juli 2024