德国TANKA | 武汉大学中南医院生物样本库

2020-03-31

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武汉大学中南医院建于 1956 年,坐落在武昌东湖之滨,毗邻武汉中央文化区楚河汉街,编制床位 3300张,是全国首批三级甲等医院,全国百佳医院之一。 

武汉大学中南医院生物样本库设计存储容量为 1500 万份,规划分三期建设完成。目前已经完成第一期建设,占地面积约440平方米,样本存储量达到300万份,数据存储量约为30TB。整个建设规划采用国际最新“干库”、“湿库”和“活库”并存的理念、充分考虑了临床样本的规范化收集和处理,建设符合国际 ISBER认证的超大型人类级生物样本中心标准。 

武汉大学中南医院生物样本库是湖北省人类遗传资源保藏中心,武汉大学人类遗传资源保藏中心,是国际生物与环境样本库协会(ISBER)组织成员(成员号:49623232)和 ISBER 全球生物样本保藏基地。


德国TANKA生物样本液氮存储管理系统


武汉大学中南医院生物样本库采用了德国 TANKA 生物样本液氮存储管理系统设计方案,整个方案包括液氮塔、液氮管路、通风系统,氧监控和自动化程序降温工作台、大容量生物样本液氮存储罐和自动化液氮存储管理系统等,共同构成了一套完整的生物样本液氮存储管理系统。


大容量生物样本液氮存储单元


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液氮库存储的主力军是 26台德国 TANKA Biosystem94500 大容量生物样本液氮存储罐,单台 2ml样本存储容量达 94500 支以上,总共可以存储达 250 万支以上。 

德国TANKA Biosystem系列大容量生物样本液氮存储罐采用优质不锈钢制造,大口径开口,上掀盖式顶盖设计,方便用户存取。可旋转的中央存储区,内置有防止液氮流动的装置,可使液氮控制在安全的环形空间内,产生遍布整个存储空间的恒温环境,在为样本提供大容量存储空间的同时确保最低液氮消耗。先进的微处理器控制系统,以最大的可靠性和最好的精确性来监控整个液氮存储环境,确保样本存储安全。


程序降温单元


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生物样本的长期储存,通常需要使用尽可能低的温度来降低样本内的生化反应,提高样本内各种成分的稳定性,但要做到高质量的保存并非易事,首先是降温。 

早在上世纪 50至 70年代,国际上的学者,便针对高质量冷冻深入研究,发现随着温度的下降,细胞内的水分结冰,所形成的冰晶会造成细胞膜和细胞壁破坏,从而导致细胞死亡及细胞内冰晶损伤。这损伤的原因是快速冷冻,冷却速度越快,冰晶损伤越大。与此相反,在慢速冷冻的过程中,细胞外部的水分会先结冰,从而使得未结冰的溶液中细胞内水外渗,细胞发生脱水渗漏,导致在复温时,大量水分渗入细胞内,造成细胞死亡及溶液损伤,冷却速度越慢,损伤越严重,这快也不行,慢也不行。怎么办?一般来说,大多数样本库用的还是从常温到-4℃, -4℃降到-20℃,-20℃降到-80℃,然后最后入液氮保存了这么一个步骤,工作繁琐,效率低下,工作结果不理想。 

为了解决这个问题,我们的 TANKA 生物样本液氮存储管理系统配置了一台德国 ASKION 自动化程序降温工作台,它可以不同的液氮浓度来实现对样本的程序降温,从而告别了传统的梯度降温。 

随着研究发现,如果通过控制样本的降温速度,便可尽量减少冰晶损伤和溶液损伤。德国ASKION 自动化程序降温工作台,可以根据预设的程序降温曲线,对样本进行程序化降温,精确控制样本的降温速度,尽可能减少对样本造成的冰晶损伤和溶液损伤,为样本的高质量存储提供首要保障,整个过程全部在-130°C以下不间断冷链环境中操作完成,样本最终存储到-150°C—-196°C 的大容量生物样本液氮存储罐中。 


液氮供给单元


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根据样本库第一期规划的库容容量,我们设计建造了一座 10 立方米的室外液氮塔作为所有液氮存储设备的供给单元,它采用了独特的内部绝热结构设计与先进的真空工艺技术,可以对样本库整个液氮管路系统、液氮存储罐进行持续不断的液氮供应。液氮管路采用了双层抽真空绝热金属管结构设计,在管道的交叉处及末端均设置有相应的液位电磁阀,通过总电磁阀箱可实时监控管道内部液氮流通情况,使管道内保持正常压力,及时使气体通过管道排出库外。 

液氮具有强烈的挥发性,会释放大量的氮气,库区属于相对封闭的空间,氮气释放会降低库区内氧气的含量,当氧气含量降低至一定程度时,会危害工作人员的身体健康,因此库区内安装有氧气浓度监控系统,设置了专门的通风管道,可实时监测库区内的氧气浓度是否达标,并和排风系统联动,当氧气浓度降低至报警值时,排风系统将自动启动,避免液氮挥发使氧浓度降低而引起的窒息危险,确保工作人员的安全。 


自动化液氮存储管理系统单元


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自动化液氮存储区我们采用德国 ASKION C-line System自动化生物样本液氮存储管理系统,为生物样本液氮存储提供了一个低于﹣150℃存储的、可模块化扩展的自动化生物样本存储解决方案,能够实现在﹣100℃以下用机械臂单支抓取样本,能够实现在﹣100℃以下整板扫描二维码样本管,是能够实现不间断冷冻链、始终使样本保持在﹣130℃玻璃化温度以下的自动化液氮存储管理系统,达到世界领先水平,将示范和引领中国自动化生物样本库构建与应用新潮流。 


结  语


德国 TANKA作为全球知名的低温设备生产厂家,致力于不断为用户提供高品质低温产品,不断地与世界领先的研究机构保持合作,确保在低温设备领域始终处于世界领导地位。每一件产品都遵循严格的质量管理制度,凭借其质量可靠,安全性高而受到全球客户的广泛好评。