En CO2-inkubator producerer kondens, er den relative luftfugtighed for høj?
Når vi bruger en CO2-inkubator til at dyrke celler, har vi forskellige krav til den relative luftfugtighed i inkubatoren på grund af forskellen i mængden af tilsat væske og dyrkningscyklussen.
Ved eksperimenter med 96-brønds cellekulturplader med en lang dyrkningscyklus er der på grund af den lille mængde væske, der tilsættes en enkelt brønd, en risiko for, at kulturopløsningen tørrer ud, hvis den fordamper i en længere periode ved 37 ℃.
En højere relativ luftfugtighed i inkubatoren, for eksempel på over 90%, kan effektivt reducere fordampningen af væske. Der er dog opstået et nyt problem. Mange cellekulturforsøgspersoner har fundet ud af, at inkubatoren let producerer kondensat under forhold med høj luftfugtighed. Hvis kondensatproduktionen er ukontrolleret, vil den ophobe sig mere og mere, hvilket medfører en vis risiko for bakterieinfektion i cellekulturen.
Så skyldes kondensdannelsen i inkubatoren for høj relativ luftfugtighed?
Først og fremmest skal vi forstå begrebet relativ luftfugtighed,relativ luftfugtighed (Relativ luftfugtighed, RH)er det faktiske indhold af vanddamp i luften og procentdelen af vanddampindhold ved mætning ved samme temperatur. Udtrykt i formlen:
.png)
Den procentvise relative luftfugtighed repræsenterer forholdet mellem luftens vanddampindhold og det maksimalt mulige indhold.
Specifikt:
* 0% RF:Der er ingen vanddamp i luften.
* 100% RF:Luften er mættet med vanddamp og kan ikke indeholde mere vanddamp, og der vil opstå kondens.
* 50% RF:Angiver, at den aktuelle mængde vanddamp i luften er halvdelen af mængden af mættet vanddamp ved den temperatur. Hvis temperaturen er 37°C, er det mættede vanddamptryk omkring 6,27 kPa. Derfor er vanddamptrykket ved 50% relativ luftfugtighed omkring 3,135 kPa.
Mættet vanddamptryker det tryk, der genereres af damp i gasfasen, når flydende vand og dets damp er i dynamisk ligevægt ved en bestemt temperatur.
Specifikt, når vanddamp og flydende vand sameksisterer i et lukket system (f.eks. en vellukket Radobio CO2-inkubator), vil vandmolekyler fortsætte med at skifte fra flydende tilstand til gasformig tilstand (fordampning) over tid, mens gasformige vandmolekyler også vil fortsætte med at skifte til flydende tilstand (kondensation).
På et bestemt punkt er fordampnings- og kondensationshastighederne lige store, og damptrykket på det punkt er det mættede vanddamptryk. Det er karakteriseret ved
1. dynamisk ligevægt:Når vand og vanddamp sameksisterer i et lukket system, fordamper og kondenserer for at nå ligevægt, ændrer vanddamptrykket i systemet sig ikke længere. På dette tidspunkt er trykket mættet vanddamptryk.
2. temperaturafhængighed:Tryket af mættet vanddamp ændrer sig med temperaturen. Når temperaturen stiger, øges vandmolekylernes kinetiske energi, og flere vandmolekyler kan undslippe til gasfasen, så trykket af mættet vanddamp stiger. Omvendt, når temperaturen falder, falder trykket af mættet vanddamp.
3. Karakteristika:Mættet vandtryk er en rent materiel karakteristisk parameter, der ikke afhænger af mængden af væske, kun af temperaturen.
En almindelig formel, der bruges til at beregne mættet vanddamptryk, er Antoine-ligningen:
For vand har Antoine-konstanten forskellige værdier for forskellige temperaturområder. Et almindeligt sæt konstanter er:
* A=8,07131
* B=1730,63
* C=233,426
Dette sæt konstanter gælder for temperaturområdet fra 1 °C til 100 °C.
Vi kan bruge disse konstanter til at beregne, at det mættede vandtryk ved 37 °C er 6,27 kPa.
Så hvor meget vand er der i luften ved 37 grader Celsius (°C) i en tilstand med mættet vanddamptryk?
For at beregne masseindholdet af mættet vanddamp (absolut fugtighed) kan vi bruge Clausius-Clapeyron-ligningens formel:
Mættet vanddamptryk: Ved 37°C er det mættede vanddamptryk 6,27 kPa.
Omregning af temperaturen til Kelvin: T=37+273,15=310,15 K
Substitution i formlen:
.png)
Resultatet opnået ved beregning er omkring 44,6 g/m³.
Ved 37°C er vanddampindholdet (absolut fugtighed) ved mætning omkring 44,6 g/m³. Det betyder, at hver kubikmeter luft kan indeholde 44,6 gram vanddamp.
En 180L CO2-inkubator kan kun indeholde omkring 8 gram vanddamp.Når befugtningspande såvel som kulturbeholdere fyldes med væsker, kan den relative luftfugtighed nemt nå høje værdier, selv tæt på mætningsfugtighedsværdier.
Når den relative luftfugtighed når 100%,Vanddampen begynder at kondensere. På dette tidspunkt når mængden af vanddamp i luften den maksimale værdi, den kan holde ved den aktuelle temperatur, dvs. mætning. Yderligere stigninger i vanddamp eller fald i temperatur får vanddampen til at kondensere til flydende vand.
Kondens kan også forekomme, når den relative luftfugtighed overstiger 95%,men dette afhænger af andre faktorer såsom temperatur, mængden af vanddamp i luften og overfladetemperaturen. Disse påvirkende faktorer er som følger:
1. Temperaturfald:Når mængden af vanddamp i luften er tæt på mætning, kan ethvert lille fald i temperaturen eller stigning i mængden af vanddamp forårsage kondens. For eksempel kan temperaturudsving i inkubatoren føre til dannelse af kondensat, så en mere stabil temperatur vil have en hæmmende effekt på dannelsen af kondensat.
2. lokal overfladetemperatur under dugpunktstemperaturen:Hvis den lokale overfladetemperatur er lavere end dugpunktstemperaturen, vil vanddamp kondensere til vanddråber på disse overflader, så inkubatorens temperaturensartethed vil have en bedre ydeevne i forhold til at hæmme kondens.
3. Øget vanddamp:For eksempel befugtningsskåle og kulturbeholdere med en stor mængde væske, og inkubatoren er bedre forseglet, når mængden af vanddamp i luften inde i inkubatoren overstiger dens maksimale kapacitet ved den aktuelle temperatur, vil der opstå kondens, selvom temperaturen forbliver uændret.
Derfor har en CO2-inkubator med god temperaturkontrol naturligvis en hæmmende effekt på dannelsen af kondensat, men når den relative luftfugtighed overstiger 95 % eller endda når mætning, vil risikoen for kondens øges betydeligt.Derfor bør vi, når vi dyrker celler, udover at vælge en god CO2-inkubator, forsøge at undgå risikoen for kondens, som følge af at stræbe efter høj luftfugtighed.
Opslagstidspunkt: 23. juli 2024