Bez łuszczenia się i blaknięcia w temperaturze -196 stopni: jak etykiety kriogeniczne chronią próbki biologiczne przez dziesięciolecia

Próbki biologiczne są przechowywane w temperaturach, które zniszczyłyby większość materiałów. W temperaturze -196 stopni - wrzenia ciekłego azotu guma staje się krucha, plastik pęka, a zwykłe etykiety po prostu odpadają. Jednak próbki znajdujące się w fiolkach kriogenicznych muszą pozostać identyfikowalne przez dziesięciolecia. Pojedyncza nieczytelna etykieta może oznaczać utratę próbki, nieudany eksperyment lub pominiętą diagnozę.

Etykiety kriogeniczne rozwiązują ten problem. Zostały zaprojektowane tak, aby pozostawały przyczepne, czytelne i umożliwiały skanowanie nawet przez lata ekstremalnie niskich temperatur i powtarzających się cykli-rozmrażania. W tym przewodniku wyjaśniono, jak działają i jak wybrać odpowiednie do swoich próbek.

Dlaczego etykiety odklejają się w temperaturze -196 stopni

Kiedy oznakowana fiolka dostanie się do ciekłego azotu, temperatura gwałtownie spada. Etykieta i pojemnik schładzają się z różną szybkością. Etykieta jest cienka i stygnie niemal natychmiast. Pojemnik szklany lub plastikowy jest grubszy i stygnie wolniej.

Ta różnica stwarza problem. Etykieta kurczy się szybciej niż pojemnik, do którego jest przymocowana. Jeśli etykieta nie może się rozciągnąć, aby dostosować się do tego skurczu, pęka lub odkleja się od kleju. Zgłoszenie patentowe pochodzące z badań etykiet kriogenicznych opisuje to dokładnie: „podczas szybkiego przejścia termicznego od temperatury pokojowej do temperatury kriogenicznej następuje szybkie objętościowe skurczenie powierzchni etykiety… to objętościowe skurczenie następuje znacznie szybciej w przypadku etykiety niż pojemnika”.

Rozwiązaniem jest materiał wierzchni, który może rozciągać się i zmniejszać grubość w miarę ochładzania, pozostając połączonym z klejem, zamiast odrywać się od niego.

Folia poliestrowa (PET).

Poliester jest najpopularniejszym materiałem wierzchnim etykiet kriogenicznych. Zapewnia doskonałą stabilność wymiarową, jest odporny na skurcz i rozszerzanie w szerokim zakresie temperatur. Na przykład przezroczysta, błyszcząca folia poliestrowa o grubości 2,0 milimetrów jest stosowana w etykietach kriogenicznych przeznaczonych do pracy w temperaturach tak niskich jak -196 stopni.

Etykiety poliestrowe zapewniają doskonałą przyczepność i odporność na wilgoć i chemikalia, dzięki czemu nadają się zarówno do stosowania w niskich-temperaturach, jak i w warunkach otoczenia. Dobrze radzą sobie również z drukiem termotransferowym, tworząc trwałe kody kreskowe, które można zeskanować.

Folia polipropylenowa (PP).

Polipropylen jest bardziej elastyczny niż poliester i zapewnia doskonałą odporność chemiczną. Jest często stosowany tam, gdzie wymagana jest elastyczność, np. w przypadku probówek i fiolek o małej-średnicy. Kolejną popularną konstrukcją jest biała, matowa folia polipropylenowa o grubości 3,9 milimetra z bezpośrednią powłoką termiczną.

Etykiety PP są często wybierane do zastosowań w kodach kreskowych ogólnego-zastosowania, ponieważ są odporne na ciekły azot, autoklaw i inne trudne warunki.

Rozciągliwe folie specjalistyczne

Niektóre etykiety kriogeniczne wykorzystują bardzo rozciągliwe materiały termoplastyczne. Zgłoszenie patentowe opisuje materiał o wydłużeniu 570% w kierunku maszynowym i 645% w kierunku poprzecznym, znacznie bardziej rozciągliwy niż wcześniejsze etykiety winylowe. Ta wyjątkowa rozciągliwość pozwala etykiecie dostosować się do szybkiego kurczenia się podczas chłodzenia bez pękania.

Dlaczego standardowe kleje zawodzą

Standardowe kleje-wrażliwe na nacisk stają się twarde i tracą przyczepność w niskich temperaturach. W temperaturze -80 stopni większość klejów przestaje działać. W temperaturze -196 stopni stają się kruche i oddzielają się od powierzchni.

Kleje akrylowe o wysokiej{{0}przyczepności

W etykietach kriogenicznych stosuje się agresywne,-akrylowe-czułe na nacisk kleje o dużej przyczepności, opracowane tak, aby zachować funkcjonalność nawet w ekstremalnie niskich temperaturach. Kleje te zaprojektowano tak, aby były odporne na podnoszenie krawędzi nawet w przypadku wielokrotnego poddawania ich zmianom między temperaturą niską a temperaturą pokojową, np. podczas usuwania po zanurzeniu w ciekłym azocie.

Powszechnym wyborem jest rozpuszczalnikowy klej akrylowy o doskonałej przyczepności do probówek i ampułek o małej-średnicy. Utrzymuje wydajność w zakresie od -320 stopni F do 248 stopni F (-196 stopni do 120 stopni).

Test zamrażania-rozmrażania

Prawdziwym testem kleju kriogenicznego nie jest jednorazowa ekspozycja na zimno. Jest to powtarzający się cykl pomiędzy ciekłym azotem a temperaturą pokojową. Standardowy test cykliczny polega na zanurzeniu oznakowanej fiolki w ciekłym azocie (-196 stopni) na 20 minut, następnie przywróceniu jej do temperatury 23 stopni i wilgotności względnej 50% na 40 minut i powtarzaniu tego cyklu wielokrotnie. Dobra etykieta kriogeniczna nie będzie wykazywać łuszczenia się, pękania ani odrywania po tych cyklach.

Druk termotransferowy

Druk termotransferowy to standard w przypadku etykiet kriogenicznych. Wstążka z żywicy jest wtapiana w powierzchnię etykiety, tworząc obraz, który staje się częścią materiału, a nie na nim. Powstały kod kreskowy jest wodoodporny, odporny na warunki atmosferyczne i wielokrotne cykle zamrażania-rozmrażania.

Jakość wydruku ma znaczenie. Drukarka termotransferowa o rozdzielczości 203 DPI zapewnia precyzję wymaganą w przypadku małych kodów kreskowych na mikroprobówkach i kriofiolkach.

Wstążki żywiczne zapewniające maksymalną trwałość

Nie wszystkie taśmy sprawdzają się jednakowo w temperaturach kriogenicznych. Taśmy żywiczne są przeznaczone do najbardziej wymagających środowisk i zapewniają wydruki odporne na rozmazywanie, zarysowania i blaknięcie. Niektóre etykiety kriogeniczne są specjalnie testowane pod kątem odporności na spryskiwanie alkoholem i chusteczki dezynfekujące, jeśli są drukowane zalecanymi taśmami żywicznymi.

Druk podpowierzchniowy

W przypadku niektórych poliestrowych etykiet kriogenicznych stosuje się druk podpowierzchniowy, w którym drukowany obraz jest chroniony pod przezroczystą warstwą wierzchnią. Zapobiega to blaknięciu, rozmazywaniu i rozmazywaniu się kodu koloru nawet po-długim czasie przechowywania w ciekłym azocie.

ISO 20387 i weryfikacja etykiet

Biobanki działają według rygorystycznych standardów. Norma ISO 20387 dotycząca biobanków wymaga, aby próbki biologiczne pozostawały identyfikowalne przez cały okres przechowywania, a etykiety wytrzymywały warunki, jakim są poddawane próbki. Biobanki muszą uzyskać od producentów certyfikaty walidacji etykiet, potwierdzające, że etykiety spełniają wymagania w zakresie przechowywania kriogenicznego, odporności chemicznej i-długoterminowej przyczepności.

Zgodność z przepisami

Materiały etykiet kriogenicznych powinny być zgodne z odpowiednimi przepisami dotyczącymi zastosowań laboratoryjnych i farmaceutycznych. Powszechne standardy zgodności obejmują 21 CFR 175.105 (pośrednie dodatki do żywności), REACH i RoHS/WEEE. W przypadku biobanków i zastosowań klinicznych ważna jest również kompatybilność z metodami sterylizacji, takimi jak napromieniowanie gamma i sterylizacja ETO.

Krok 1: Potwierdź swój zakres temperatur

Większość etykiet kriogenicznych ma parametry znamionowe od -196 stopni do +120 stopni lub więcej. Upewnij się, że zakres temperatur podany na etykiecie obejmuje zarówno warunki przechowywania, jak i wszelkie etapy przetwarzania, takie jak autoklawowanie lub inkubacja.

Krok 2: Dopasuj etykietę do swojego pojemnika

Etykiety kriogeniczne przylegają do polipropylenu, szkła, PCV i stali. Probówki i fiolki o małej-średnicy wymagają klejów-o wysokiej przyczepności, specjalnie zaprojektowanych do zakrzywionych powierzchni o-powierzchni-o niskiej energii. Zawsze testuj na konkretnym typie kontenera.

Krok 3: Wybierz odpowiednią metodę drukowania

Termotransfer jest standardem trwałości. Drukowanie laserowe jest opcją w niektórych zastosowaniach, ale może nie zapewniać tego samego poziomu oporu. Upewnij się, że kombinacja drukarki i taśmy została zatwierdzona do użytku kriogenicznego.

Krok 4: Przetestuj w rzeczywistych warunkach

Poproś o przykładowe etykiety i zastosuj je do swoich rzeczywistych pojemników. Przeprowadź je przez rzeczywiste cykle-rozmrażania. Po wielu cyklach sprawdź, czy nie odkleja się, nie blaknie i czytelność kodu kreskowego. Mały test zapobiega dużej stracie.

P1: Co sprawia, że ​​etykieta jest kriogeniczna?
Odp.: Etykieta kriogeniczna została zaprojektowana tak, aby pozostawała przymocowana i czytelna w temperaturach tak niskich jak -196 stopni (ciekły azot). Wykorzystuje rozciągliwy materiał wierzchni, który wytrzymuje skurcz termiczny, klej akrylowy o dużej przyczepności, który zachowuje funkcjonalność w ekstremalnie niskich temperaturach, oraz metodę drukowania odporną na blaknięcie i rozmazywanie.

P2: Dlaczego zwykłe etykiety odklejają się w ciekłym azocie?
Odp.: Normalne etykiety nie są w stanie rozciągnąć się wystarczająco, aby wytrzymać szybki skurcz termiczny występujący, gdy etykieta stygnie szybciej niż opakowanie. Etykieta kurczy się, ale pojemnik nie, powodując naprężenie, które pęka etykietę lub oddziela ją od kleju.

P3: Jak długo wytrzymują etykiety kriogeniczne?
Odp.: Prawidłowo nałożona etykieta kriogeniczna może pozostać przymocowana i czytelna przez dziesięciolecia. Materiał wierzchni, klej i nadruk zaprojektowano tak, aby były odporne na degradację pod wpływem ekstremalnego zimna, wilgoci i powtarzających się cykli-rozmrażania.

P4: Czy można drukować etykiety kriogeniczne z kodami kreskowymi?
O: Tak. Druk termotransferowy za pomocą taśmy żywicznej pozwala uzyskać trwałe kody kreskowe, które można zeskanować po-długim czasie przechowywania w ciekłym azocie. Nadruk staje się częścią materiału etykiety, a nie osadza się na powierzchni.

P5: Czy etykiety kriogeniczne są zgodne ze standardami biobanków?
O: Wielu tak. Szukaj etykiet spełniających wymagania normy ISO 20387 w zakresie identyfikowalności i posiadających certyfikaty walidacji od producenta. Powszechna jest również zgodność z 21 CFR 175.105, REACH i RoHS.