Kultur sel telah secara luas dijadikan sebagai kegiatan rutinitas dan konsep dasar untuk berbagai tujuan, misalnya untuk studi toksisitas, produksi antibodi monoklonal, produksi vaksin virus manusia, rekayasa jaringan buatan, serta terapi sel dan gen. Secara tradisional, kultur sel merupakan proses manual yang terbagi menjadi beberapa langkah yang dilakukan secara berulang. Masing-masing langkah dalam kultur sel membutuhkan personel atau teknisi laboratorium yang terampil untuk mengeksekusi dan memanipulasi teknik tersebut secara cermat. Karena dilakukan secara berulang-ulang, terkadang kegiatan laboratorium tersebut menjadi membosankan setiap harinya, ditambah lagi apabila diharuskan untuk kegiatan yang menginvasi akhir pekan. 

Setiap langkah dalam kultur sel membutuhkan faktor atau kondisi lingkungan khusus, sehingga perubahan faktor tersebut terkadang menimbulkan risiko kontaminasi yang tinggi. Dalam outcome kultur sel, penting diketahui bahwa semua batch yang dihasilkan harus diproduksi pada kondisi lingkungan yang sama sehingga tidak terdapat variasi hasil dan  bersifat reproducible.

Sekilas mengenai inkubator CO₂ 

Inkubator merupakan alat utama yang digunakan dalam kultur sel. Inkubator mampu menciptakan kondisi ideal untuk pertumbuhan sel kultur. Dalam beberapa dekade terakhir, inkubator klasik telah banyak dipasarkan. Beberapa inkubator klasik tersebut juga dilengkapi dengan sistem penanganan kultur sel secara manual dan sensor untuk memeriksa kondisi kultur. 

Metode awal perkembangan penggunaan inkubator yaitu inkubasi kultur sel di dalam labu tertutup yang dimasukkan ke dalam inkubator kering biasa atau hot room. Kultur yang ditempatkan pada vessel seperti Petri dish atau multiwell plate memerlukan kondisi lingkungan terkontrol dengan kelembaban dan tekanan CO₂ tinggi yang tidak tersedia pada inkubator klasik. Metode yang tidak memakan biaya besar untuk mengontrol fase gas CO₂  adalah dengan menempatkan kultur di dalam kotak plastik, (tabung anaerobik atau ruang biakan) yang kemudian dialirkan gas dengan campuran CO₂ dan ditutup rapat. Dengan kemajuan teknologi, berbagai ahli telah menciptakan teknologi inkubator CO₂ tradisional dan lanjutan (terbaru).

Sistem inkubator CO₂ tradisional atau inkubator humid adalah inkubator yang memiliki sistem kontrol lingkungan dengan input CO₂, baki air untuk kelembaban, alat pengaturan termal untuk kontrol suhu, dan sistem peringatan audio dan/atau visual, dan lain sebagainya. Kelembaban dihasilkan oleh proses pemanasan di dalam inkubator. Kondisi kelembaban dan suhu terkontrol pada inkubator CO₂ diperoleh dengan memasukan baki air dan input tegangan CO₂ dari luar sistem ke dalam ruang sampel. Gas dapat disirkulasikan di dalam inkubator dengan konveksi alami atau dengan kipas untuk menjaga homogenitas gas di dalam ruangan. Pemanasan dinding inkubator juga mampu meminimalisir kontaminasi jamur karena dinding akan tetap kering, meskipun saat kelembaban tinggi. 

Inkubator CO₂ pada umumnya menggunakan proses manual dalam proses kalibrasi dan monitoring rutin parameter tekanan CO₂ dan suhu alat. Selain dilakukan secara manual, kit Fyrite standar yang biasanya digunakan untuk mengukur CO₂ bersifat toksik dan menunjukkan hasil tidak akurat, sehingga kit tersebut tidak disarankan untuk digunakan di laboratorium IVF. Sebagai alternatif, analisa gas inframerah dapat memberikan pengukuran konsentrasi gas CO₂  yang akurat untuk inkubator. Deteksi sensor untuk mengukur CO₂  telah diaplikasikan pada inkubator CO₂  pada beberapa tahun terakhir ini.

Faktor-faktor pertimbangan pemilihan inkubator CO₂ 

Teknik kultur sel mamalia tidak hanya bergantung pada jenis media dan suplemen yang digunakan, tetapi faktor-faktor lingkungan yang mempengaruhi. Pemilihan inkubator dengan dengan adjustment kondisi ideal secara otomatis merupakan preferensi untuk mempermudah proses kultur. 

Faktor kunci pertama yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan inkubator yaitu jenis cell line yang akan diproduksi. Cell line yang berbeda terkadang memerlukan kondisi lingkungan yang berbeda. Sebagian besar sel manusia, protokol menyarankan untuk menggunakan suhu 37 °C, kelembaban relatif (RH) 95% (meminimalkan penguapan dan kondensasi media), dan konsentrasi CO₂ 5%. Kondisi lain seperti untuk studi stres (memerlukan suhu lebih tinggi atau rendah) atau cell line yang bergantung pada konsentrasi oksigen atau nitrogen tertentu, mungkin dapat dijadikan pertimbangan dalam pemilihan inkubator. Dengan demikian, inkubator harus memiliki sistem fleksibel yang dapat dimanipulasi untuk mencapai target penelitian yang diinginkan. Setiap parameter harus terus dicatat dan setiap penyimpangan/gangguan di dalam inkubator harus langsung memicu alarm. 

Selain itu, faktor mekanik seperti kebisingan dan konveksi gas perlu diperhatikan. Tingkat kebisingan harus kurang dari 85 desibel (dB). Sistem terbuka seperti inkubator dengan pintu kaca yang sering dibuka ditutup, kestabilan suhu dan kelembaban dapat berfluktuasi dan membutuhkan waktu recovery kondisi optimal. Inkubator berlapis tembaga umumnya lebih praktis dalam mengurangi jumlah pertumbuhan jamur tetapi dengan harga lebih mahal sekitar 20-30% daripada inkubator konvensional

Pembersihan Inkubator

Pembersihan inkubator mesti secara rutin, terutama inkubator CO₂ sangat direkomendasikan. Kelembaban merupakan sumber utama kontaminasi pada kultur. Inkubator CO₂ dengan kelembaban tinggi  harus dibersihkan secara berkala (mingguan atau bulanan, tergantung pada tingkat kontaminasi lingkungan dan frekuensi akses) dengan mengeluarkan isinya, termasuk semua rak atau baki, dan mencuci rak atau rak dengan bahan non-toksik, seperti deterjen Decon atau Roccall. Sisa deterjen kemudian harus dihilangkan dengan alkohol 70%, dan alkohol harus dibiarkan menguap sepenuhnya sebelum aksesoris tersebut digunakan.

Fungisida seperti Roccall 2% atau tembaga sulfat 1% dapat digunakan sebagai pembersih anti-jamur. Karena hanya membersihkan permukaan saja, fungisida tidak digunakan sebagai pembersih utama sehingga disarankan untuk melakukan sterilisasi lain. Beberapa inkubator memiliki siklus sterilisasi suhu tinggi, tetapi siklus ini jarang dapat menghasilkan panas dan waktu cukup lama tanpa merusak alatnya. Beberapa inkubator juga memiliki sistem filtrasi mikropori dan laminar air flow untuk menghambat sirkulasi mikroorganisme.

Pembersihan inkubator harus dilakukan secara rutin dengan 1% Roccall atau pembersih antifungi nontoksik yang setara. Frekuensi bergantung letak di mana inkubator berada, misalnya pembersihan bulanan mungkin cukup untuk area ruangan dengan udara terfilter, atau pembersihan dalam jangka lebih pendek diperlukan untuk lokasi pedesaan, lokasi pekerjaan konstruksi atau renovasi karena jumlah spora lebih tinggi. Frekuensi akses juga mempengaruhi akumulasi kontaminasi jamur. Ketika inkubator sedang digunakan, tumpahan apapun harus segera dibersihkan dan kultur yang terkontaminasi segera dibuang saat terdeteksi.

Pemilihan Inkubator

Ukuran inkubator bervariasi dipasarkan oleh berbagai produsen inkubator dan kebutuhan ukuran tergantung pada penggunaannya, yaitu sesuai jumlah orang yang menggunakan, jumlah outcome kultur, dan jenis kultur. Misalnya, lima orang yang menggunakan well-plate dapat memiliki 1000 plate (∼100.000 kultur individu) atau masing-masing 10 percobaan dengan inkubator berukuran sedang. Flask kultur, terutama flask yang berukuran besar, tidak diperuntukan untuk inkubator CO₂. Flask tersebut lebih diperuntukan untuk inkubator biasa atau hot room, kemudian dialirkan gas CO₂ dari luar dengan selang silinder untuk suplai CO₂.

Pemilihan inkubator dengan interior yang mudah dijangkau dan mudah dibersihkan akan mengurangi risiko kontaminasi. Kultur yang dimasukkan ke dalam kotak plastik kemudian diinkubasi akan membutuhkan waktu lebih lama hingga keseimbangan pH dan suhu tercapai. Inkubator dengan kipas dalam inkubator CO₂ mampu mempersingkat waktu recovery untuk CO₂ dan suhu agar homogen, tetapi rentan risiko kontaminasi. Kultur plate terbuka lebih baik dipertahankan di udara statis dan frekuensi akses dibatasi sebanyak mungkin.

Inkubator CO₂ dari RWD dan N-BIOTEK

Inkubator CO₂  RWD Life Science

Incubator CO₂ Air Jacket D180-P merupakan satu-satunya produk yang RWD Life Science Inc (USA) dengan spesifikasi khusus diperuntukan untuk kultur sel. Produk inkubator CO₂  ini digunakan untuk menumbuhkan dan memelihara kultur sel dan kultur jaringan, yang penting untuk berbagai eksperimen sel eukariotik. Inkubator ini juga sangat ideal untuk jenis cell line biasa, sel progenitor, embrio, dan sel primer.

Kombinasi teknologi pemanas pada enam sisi dengan suhu dan sistem kontrol CO₂ yang akurat membuat Inkubator CO₂ D180-P  menjadi preferensi untuk berbagai lab di seluruh dunia. Adanya teknologi pencatatan otomatis dan layar sentuh memungkinkan eksperimen kultur sel oleh personel lab menjadi lebih efektif.

Sterilisasi suhu tinggi hingga 140℃ juga dapat menghilangkan semua sumber kontaminasi mikrobia (termasuk basilus yang tahan panas).

Gambar 1. Inkubator CO₂ dari RWD ukuran 180 Liter.

Inkubator CO₂ N-BIOTEK

Inkubator CO₂ dari N-BIOTEK (South Korea) merupakan salah satu inkubator yang kami rekomendasikan karena memiliki frame dan tubuh alat yang kuat. Berbagai fitur khusus yang mengungguli inkubator CO₂ tradisional hadir pada produk N-BIOTEK tersebut, selain tidak menggunakan alat pengukuran manual Fyrite yang toksik, kurang akurat dan memakan waktu lama. Inkubator CO₂ N-BIOTEK memberikan kenyamanan bagi user untuk memaksimalkan proses inkubasi sel kultur tanpa pekerjaan yang rumit. Berikut kami tampilkan inkubator CO₂  dari N-BIOTEK.

Gambar 2. Inkubator CO₂ dari N-BIOTEK ukuran 42 Liter (NB-203), 179 Liter (NB-203XL), dan 850 Liter (NB-203XXL).

REFERENSI:

1. Triaud F, Clenet DH, Cariou Y., Le Neel T., Morin D, Truchaud A. (2003). Evaluation of Automated Cell Culture Incubators. JALA: Journal of the Association for Laboratory Automation, 8(6), 82–86.
2. Freshney R.I. (2010). Culture of Animal Cells: A Manual of Basic Technique and Specialized Applications. 6th Edition. John Wiley & Sons, Inc. New Jersey. pp.47, 69, 300.
3. Arumugam A, Markham C, Aykar SS, Van Der Pol B, Dixon P, et al. (2021) PrintrLab incubator: A portable and low-cost CO₂ incubator based on an open-source 3D printer architecture. PLOS ONE 16(6): e0251812.
4. Okur N. (2019). Effects of Incubator Carbon Dioxide and Oxygen Levels, and Egg Weight on Broilers’ Hatchability of Fertile Eggs. Brazilian Journal of Poultry Science. 21.