家用冰箱保存食物，需要多少度?滿足絕大多數(shù)食材的儲(chǔ)鮮要求，最低-20℃足矣。
當(dāng)然，有些“嬌貴”的食材需要更低的溫度。比如金槍魚，只有在-55℃以下凍結(jié)保鮮，才能較長時(shí)間地充分保持品質(zhì)。
那么，保存人體細(xì)胞、組織、病毒等生物樣本呢?-60℃還是-70℃?都不夠。生物大分子(DNA、RNA、蛋白質(zhì)等)和細(xì)胞、組織、器官、病毒等的常用儲(chǔ)存溫度主要有三個(gè)節(jié)點(diǎn)——-80℃、-140℃及-196℃。
在-80℃，樣本內(nèi)的生化反應(yīng)顯著減弱，可短期保持細(xì)胞活性和組織微觀結(jié)構(gòu)。-196℃是液氮的溫度，也是常規(guī)方法所能實(shí)現(xiàn)的最低溫度。在這個(gè)溫度下，樣本內(nèi)的各種生化反應(yīng)基本停止，可以長期保存，但此種方式成本略高，且液氮揮發(fā)、飛濺容易對工作人員安全造成威脅。
-140℃則是非常理想的溫度，是通常認(rèn)為的細(xì)菌和細(xì)胞的活性臨界溫度。樣本在這一低溫范圍內(nèi)，生物學(xué)活動(dòng)極大降低，可中長期保持細(xì)胞、組織內(nèi)大分子和組織微觀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
不僅要超低溫，還要溫度恒定、均勻，要環(huán)保，如果可能，成本自然也是低了好——這就是生物樣本保存的苛刻要求?，F(xiàn)在，這個(gè)領(lǐng)域有了一個(gè)穩(wěn)定、高效、環(huán)保、節(jié)能的新能手——海爾生物“深藍(lán)”，世界首款-150℃物聯(lián)碳?xì)渖畹蜏乇洹＝眨?0臺(tái)“深藍(lán)”下線交單海外市場，用于生物樣本庫的建設(shè)。
海爾生物-150℃物聯(lián)碳?xì)渖畹蜏乇?ldquo;深藍(lán)”下線。
生物樣本保存：世界難題
近年來，生命科學(xué)基礎(chǔ)研究加速發(fā)展，顛覆性技術(shù)不斷涌現(xiàn)，并向醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域滲透，在解決人類發(fā)展面臨的健康、環(huán)境、資源等問題的過程中展現(xiàn)出廣闊前景。
但對科研院所、實(shí)驗(yàn)室、生物樣本庫、生物制藥公司等而言，保存生物樣本一直是世界級的難題集合體。
難題一，技術(shù)要求太苛刻。首先，不同于家庭、工業(yè)等應(yīng)用場景，生命科學(xué)研究的儲(chǔ)品大部分價(jià)值較高，而且部分儲(chǔ)品具有稀缺性乃至唯一性，損壞不可補(bǔ)救，尤其是治療類、檢測類的儲(chǔ)品，如果存儲(chǔ)不當(dāng)，損壞后使用可能造成嚴(yán)重后果。其次，要在長時(shí)間存儲(chǔ)中保持生物分子及細(xì)胞活性，需要環(huán)境溫度盡可能低，降低樣本內(nèi)的生化反應(yīng)，提高各種成分的穩(wěn)定性。最后，生物樣本對溫度的波動(dòng)很敏感，要求環(huán)境保持長時(shí)間的溫度均勻、恒定。
從設(shè)備應(yīng)用看，實(shí)現(xiàn)-80℃保存，主要使用超低溫冰箱;實(shí)現(xiàn)-140℃保存，主要使用深冷冰箱或液氮?dú)庀嘞?罐);實(shí)現(xiàn)-196℃保存，主要使用液氮罐或箱。
從操作成本、簡便性及儲(chǔ)存量等方面考慮，-80℃保存有優(yōu)勢。但對于不同的生物大分子活性，-80℃下能保持多久尚在研究之中。所以，選擇更低的-140℃儲(chǔ)存是比較保險(xiǎn)的方式。
難題二，液氮存儲(chǔ)成本高。為了實(shí)現(xiàn)-140℃儲(chǔ)存，一些機(jī)構(gòu)采用液氮?dú)庀嘞?罐)保存生物樣本，這一方法高效、保存期長，但是液氮存儲(chǔ)需要特殊容器，購買容器和存儲(chǔ)液氮的成本都很高，也要消耗大量電力，增加了樣本存儲(chǔ)成本。同時(shí)，液氮屬于損耗品，隔一段時(shí)間就需要購買液氮補(bǔ)充，且需要專業(yè)人員定期維護(hù)。
難題三，深冷冰箱短板多。考慮到液氮存儲(chǔ)的諸多難題，很多機(jī)構(gòu)選擇了插電即用的深冷冰箱，但電制冷開啟容器取放樣本時(shí)，容易造成溫度較大范圍波動(dòng)。
更重要的是，由于普遍采用含氟制冷劑，深冷冰箱面臨著越來越強(qiáng)的環(huán)保約束。當(dāng)含氟制冷劑逐漸退出歷史舞臺(tái)，面對生物樣本庫、高等級實(shí)驗(yàn)室等對深冷冰箱的剛性需求，如何攻克制冷系統(tǒng)選型配合、制冷劑配比等技術(shù)難題，提供環(huán)保、高效的深冷冰箱?
海爾碳?xì)浔洌簞?chuàng)新突破
“自主研發(fā)碳?xì)渖罾浼夹g(shù)，完全綠色環(huán)保制冷，GWP(全球變暖潛能值)接近于0。”對于“深藍(lán)”這個(gè)“世界第一”的含金量，海爾生物相關(guān)負(fù)責(zé)人如是介紹，“這不僅是海爾生物在深低溫制冷領(lǐng)域的科創(chuàng)突破，也是‘雙碳’戰(zhàn)略下中國制冷行業(yè)的創(chuàng)新實(shí)踐。”
從2019年立項(xiàng)到2022年批量下線交單，在“深藍(lán)”研發(fā)中，海爾生物依托在超低溫制冷領(lǐng)域積累的研發(fā)優(yōu)勢，聚焦制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)、混合制冷劑匹配、低溫?fù)Q熱、溫度保持等核心技術(shù)。其中，制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)、混合制冷劑匹配決定了冰箱能否高效制冷至指定溫度區(qū)間，能否長期穩(wěn)定運(yùn)行，能否具有良好的節(jié)能性，制冷劑對冰箱的環(huán)保性能則具有決定性影響;低溫?fù)Q熱技術(shù)決定了制冷效率與溫度均勻性、穩(wěn)定性;恒溫保持技術(shù)則決定了冰箱應(yīng)對間歇電力供應(yīng)、無電力供應(yīng)場景的存儲(chǔ)能力。
“三年不鳴，一鳴驚人!”“深藍(lán)”既環(huán)保節(jié)能，又穩(wěn)定高效。在安全運(yùn)行方面，使用自調(diào)節(jié)壓力控制系統(tǒng)，保障制冷系統(tǒng)內(nèi)部穩(wěn)定的壓力環(huán)境，冰箱報(bào)警可通過手機(jī)端物聯(lián)APP實(shí)時(shí)傳輸，保障樣本安全預(yù)警。在穩(wěn)定運(yùn)行方面，借助全新一代碳?xì)渲评鋭┢ヅ潆p機(jī)四級復(fù)疊制冷系統(tǒng)，“深藍(lán)”可適用10℃—32℃寬環(huán)溫應(yīng)用環(huán)境，且箱內(nèi)波動(dòng)更小。
尤為特別的是制冷劑的應(yīng)用，在深低溫存儲(chǔ)領(lǐng)域，這是平衡生產(chǎn)成本與產(chǎn)品效能的關(guān)鍵。海爾生物從碳?xì)渲评鋭┖妥冾l壓縮技術(shù)構(gòu)建的超低溫制冷系統(tǒng)入手，持續(xù)推進(jìn)研發(fā)。“深藍(lán)”以自主研發(fā)的碳?xì)渲评浼夹g(shù)為內(nèi)核，采用全新一代不含氟、對臭氧層無破壞、溫室效應(yīng)影響極低的碳?xì)渲评鋭?，搭配雙機(jī)四級復(fù)疊制冷系統(tǒng)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，有力提高了制冷劑單位容積制冷能力。
“除了創(chuàng)造碳?xì)渲评漕I(lǐng)域的溫控紀(jì)錄，趨于‘零碳’，‘深藍(lán)’相對于傳統(tǒng)產(chǎn)品省電達(dá)30%，對一次性運(yùn)行上百臺(tái)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的生物樣本庫用戶而言，可以大幅節(jié)省用電成本。而且噪音低至55分貝，便于實(shí)驗(yàn)室放置使用。”海爾生物相關(guān)負(fù)責(zé)人道出了“深藍(lán)”的“貼心”之處。
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