弗劳恩霍夫IBMT研究所

弗劳恩霍夫协会生物医学工程研究所(Fraunhofer IBMT)生物银行

——遍吉科技“自动化生物样本库构建与应用”最佳实践分享(五)


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弗劳恩霍夫协会,是德国也是欧洲最大的应用科学研究机构,成立于1949年,致力于在国际范围内促进和开展应用研究。该协会在德国有69个研究机构,约24,500名员工,其中6个是生命科学研究所。


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弗劳恩霍夫协会生物医学工程研究所(Fraunhofer IBMT

 

弗劳恩霍夫协会生物医学工程研究所(Fraunhofer IBMT),是协会旗下医疗生物技术、低温(生物)技术和实验室自动化领域负责设备和技术开发的机构。10多年来,IBMT一直致力于干细胞研究,并在工业和临床结构的生物库中储存了大量的细胞系,用于低温保存有价值的样品。

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EBiSC(诱导多能干细胞欧洲样本库)

 

IBMT发起的EBiSC(诱导多能干细胞欧洲样本库)项目,是一个由26个欧洲领先的团体组织建立的一个中央设施,方便研究人员进行诱导多能干细胞的收集、检测和分布。

IBMT通过开发细胞培养自动化技术为EBiSC项目做出贡献。这些过程包括培养、扩增和分化间充质干细胞,直至对治疗相关的细胞系统进行冷冻保存、质量控制和标准化(GCLP),以确保生物材料的永久可用性和一致的质量。

由于细胞材料的高效储存至关重要,IBMT将其在冷冻贮藏和生物银行技术领域的专长与前沿冷冻方法和高性能、无外源介质的发展相结合,用于治疗相关细胞系统的冷冻保存。

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任意溶质在水中的各种相态平衡关系的相图

 

储存于液氮内的细胞、 组织冻结后形成硬块,需要复苏到常温、 全部软化后才能应用。 若升温的速度不够快,储存标本从液氮温度回升到Tg时,标本会从周围吸热,热力学发生变化后出现再结晶现象,即发生所谓的“去玻璃化” 现象。

去玻璃化过程有两种类型:一种是原来降温过程中形成的微小冰核在升温的过程中形成水晶;另一种是没有微小冰核的标本中在复苏的过程中形成冰核并结晶生长。一般去玻璃化过程中形成的冰晶对细胞和组织的损伤大于降温时形成的冰晶对细胞、组织的损伤,因此必须以一定的速率升温以避免加热复苏过程中的去玻璃化现象发生。

 

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IBMT & EBiSC ASKION C-line®自动化液氮存储管理系统

 

为此,IBMT致力于打造自动化、无冰化生物样本库与封闭冷链,采用了全自动冷冻库系统,以确保EBiSC细胞的安全、一致。

2010年,IBMT引进了第一代ASKION C-line®自动化液氮存储罐(HS100),又在2012年加装了3台带有与内部和外部的自动化(轨道系统)的HS200S,并安装了程序降温工作台。这些设备通过外部轨道、联轨站和转运站连接起来,组成一个全自动化液氮存储管理系统,实现了全自动化运行、流水线式作业。


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ASKION C-line®自动化液氮存储管理系统运行示意图

 

      ASKION C-line®自动化液氮存储管理系统,从样本扫描、程序降温到转运、存储,全程保证样本始终处于-130℃玻璃化温度以下,避免了样本存取过程中的反复冻融和重复结晶。同时,样本管理软件能够全程追踪记录每个样本的信息和整个系统的各项参数,方便信息管理及样本提取。其自动化存储系统的便利性、可靠性,为IBMT的珍贵样本提供了绝对的质量保障,也极大方便了工作人员的样本管理流程。