Без лущення, без вицвітання при -196 градусах: як кріогенні етикетки захищають біологічні зразки протягом десятиліть

Біологічні зразки зберігаються при температурах, які руйнують більшість матеріалів. За -196 градусів - температури кипіння рідкого азоту гума стає крихкою, пластик розбивається, а звичайні етикетки просто відпадають. Проте зразки всередині кріогенних флаконів повинні залишатися ідентифікованими протягом десятиліть. Одна нечитабельна етикетка може означати втрачений зразок, невдалий експеримент або пропущений діагноз.

Кріогенні мітки вирішують цю проблему. Вони сконструйовані таким чином, щоб залишатися прикріпленими, залишатися розбірливими та скануватися протягом багатьох років екстремального холоду та повторюваних циклів заморожування-відтавання. У цьому посібнику пояснюється, як вони працюють і як вибрати правильні для своїх зразків.

Чому етикетки відклеюються при -196 градусах

Коли маркований флакон потрапляє в рідкий азот, температура швидко падає. Етикетка та контейнер охолоджуються з різною швидкістю. Етикетка тонка і остигає майже миттєво. Скляна або пластикова ємність товщі і остигає повільніше.

Ця різниця створює проблему. Етикетка стискається швидше, ніж контейнер, до якого вона прикріплена. Якщо етикетка не може розтягнутися, щоб пристосуватися до цього звуження, вона ламається або відшаровується від клею. Патент, поданий у рамках дослідження кріогенних етикеток, описує це точно: «під час швидкого теплового переходу від кімнатної температури до кріогенних температур відбувається швидке об’ємне скорочення лицьової частини етикетки... це об’ємне скорочення відбувається набагато швидше для етикетки, ніж для контейнера».

Рішення полягає в тому, що лицьовий матеріал може розтягуватися і тоншати під час охолодження, залишаючись єдиним з клеєм замість того, щоб відриватися від нього.

Плівка поліефірна (ПЕТ).

Поліестер є найпоширенішим лицьовим матеріалом для кріогенних етикеток. Він забезпечує чудову стабільність розмірів, протистоїть усадці та розширенню в широкому діапазоні температур. Наприклад, прозора глянцева поліефірна плівка товщиною 2,0 міліметра використовується в кріогенних етикетках, розроблених для низьких температур до -196 градусів.

Поліефірні етикетки забезпечують чудову адгезію та стійкість до вологи та хімічних речовин, що робить їх придатними як для низьких-температур, так і для навколишніх умов. Вони також добре сприймають термотрансферний друк, виробляючи довговічні штрих-коди, які можна сканувати.

Плівка поліпропіленова (PP).

Поліпропілен більш гнучкий, ніж поліестер, і забезпечує відмінну хімічну стійкість. Він часто використовується там, де потрібна гнучкість, наприклад, на трубках і флаконах малого-діаметра. Біла матова поліпропіленова плівка товщиною 3,9 міліметра з прямим термічним покриттям є ще однією поширеною конструкцією.

ПП-етикетки часто вибирають для -застосування штрих-кодів загального призначення, оскільки вони витримують рідкий азот, автоклав та інші агресивні середовища.

Спеціальні плівки, що розтягуються

У деяких кріогенних етикетках використовуються термопластичні матеріали, що дуже розтягуються. У патентній заявці описується матеріал із подовженням 570% у машинному напрямку та 645% у поперечному напрямку, набагато більш розтяжним, ніж попередні вінілові етикетки. Ця надзвичайна розтяжність дозволяє етикетці витримувати швидке стискання при охолодженні без руйнування.

Чому стандартні клеї не працюють

Стандартні клеї,-чутливі до тиску, стають твердими та втрачають клейкість за низьких температур. При -80 градусах більшість клеїв перестають працювати. При температурі -196 градусів вони стають крихкими і звільняються з поверхні.

Високо{0}}акрилові клеї

Для кріогенних етикеток використовуються агресивні, -акрилові клеї, чутливі до тиску-, створені таким чином, щоб залишатися функціональними навіть за сильного холоду. Ці адгезиви розроблені таким чином, щоб протистояти підйому країв навіть при неодноразових змінах між низькою та кімнатною температурами, наприклад після занурення в рідкий азот.

Розчинний акриловий клей із чудовою адгезією до пробірок і ампул малого-діаметра є поширеним вибором. Він підтримує продуктивність від -320 градусів F до 248 градусів F (від -196 градусів до 120 градусів).

Тест на заморожування-відтавання

Справжнім випробуванням кріогенного клею є не одноразовий вплив холоду. Це повторний цикл між рідким азотом і кімнатною температурою. Тест стандартного циклу передбачає занурення флакона з маркуванням у рідкий азот (-196 градусів) на 20 хвилин, потім повернення його до температури 23 градуси та відносної вологості 50% на 40 хвилин і повторення цього циклу кілька разів. Хороша кріогенна етикетка не покаже лущення, тріщин або відшарування після цих циклів.

Термотрансферний друк

Термотрансферний друк є стандартом для кріогенних етикеток. Смоляна стрічка розплавляється на поверхні етикетки, створюючи зображення, яке стає частиною матеріалу, а не сидить на ньому. Отриманий штрих-код є водонепроникним, атмосферостійким і стійким до кількох циклів заморожування-відтавання.

Якість друку має значення. Термотрансферний принтер 203 DPI забезпечує точність, необхідну для невеликих штрих-кодів на мікропробірках і кріопробірках.

Смоляні стрічки для максимальної довговічності

Не всі стрічки однаково працюють при кріогенних температурах. Смоляні стрічки створені для найвимогливіших умов, створюючи відбитки, стійкі до розмазування, подряпин і вицвітання. Деякі кріогенні етикетки спеціально перевіряються на стійкість до розпилення спирту та дезінфікуючих серветок, якщо друкуються рекомендованими смоляними стрічками.

Підповерхневий друк

Деякі поліестерні кріогенні етикетки використовують підповерхневий друк, де надруковане зображення захищено під прозорим верхнім шаром. Це запобігає вицвітанню, розмазуванню чи розмазуванню коду кольору навіть після тривалого-зберігання в рідкому азоті.

ISO 20387 і перевірка етикетки

Біобанки працюють за суворими стандартами. ISO 20387 щодо біобанкінгу вимагає, щоб біологічні зразки залишалися простежуваними під час зберігання, а етикетки витримували умови, яким піддаються зразки. Біобанки повинні отримати сертифікати валідації етикеток від виробників, які підтверджують, що етикетки відповідають вимогам щодо кріогенного зберігання, хімічної стійкості та довго-строкового дотримання.

Відповідність нормативним вимогам

Матеріали для кріогенних етикеток повинні відповідати відповідним нормам для лабораторного та фармацевтичного використання. Загальні стандарти відповідності включають 21 CFR 175.105 (непрямі харчові добавки), REACH і RoHS/WEEE. Для біобанкінгу та клінічних застосувань також важлива сумісність із такими методами стерилізації, як гамма-опромінення та ETO стерилізація.

Крок 1: підтвердьте діапазон температур

Більшість кріогенних етикеток розраховані на температуру від -196 градусів до +120 градусів або вище. Переконайтеся, що температурний діапазон етикетки охоплює умови зберігання та будь-які етапи обробки, такі як автоклавування чи інкубація.

Крок 2: підберіть етикетку до свого контейнера

Кріогенні етикетки приклеюються до поліпропілену, скла, ПВХ і сталі. Пробірки та флакони малого-діаметра вимагають високо{2}}клейких клеїв, спеціально розроблених для криволінійних поверхонь із-низьким-енергетичним навантаженням. Завжди тестуйте на конкретному типі контейнера.

Крок 3. Виберіть правильний метод друку

Термопередача є стандартом довговічності. Лазерний друк є опцією для деяких застосувань, але може не забезпечити такий самий рівень стійкості. Переконайтеся, що комбінація принтера та стрічки підтверджена для кріогенного використання.

Крок 4: Тестування в реальних умовах

Замовте зразки етикеток і нанесіть їх на фактичні контейнери. Проведіть їх у фактичних циклах заморожування-відтавання. Перевірте відшарування, вицвітання та читабельність штрих-коду після кількох циклів. Невеликий тест запобігає великій втраті.

Q1: Що робить етикетку кріогенною?
A: Кріогенна етикетка розроблена таким чином, щоб залишатися прикріпленою та читабельною за низьких температур до -196 градусів (рідкий азот). У ньому використовується еластичний лицьовий матеріал, який пристосовується до термічного стиснення, міцний акриловий клей, який залишається функціональним навіть у сильний холод, і метод друку, який протистоїть вицвітанню та розмазуванню.

Q2: Чому звичайні етикетки відшаровуються в рідкому азоті?
В: Звичайні етикетки не можуть розтягнутися достатньо, щоб витримати швидке термічне стиснення, яке відбувається, коли етикетка охолоджується швидше, ніж контейнер. Етикетка стискається, а контейнер – ні, створюючи напругу, яка ламає етикетку або відокремлює її від клею.

Q3: Як довго зберігаються кріогенні етикетки?
A: Правильно нанесена кріогенна етикетка може залишатися прикріпленою та читабельною протягом десятиліть. Лицьовий матеріал, клей і друк розроблено таким чином, щоб протистояти деградації внаслідок сильного холоду, вологи та повторюваних циклів заморожування-відтавання.

Q4: Чи можна друкувати кріогенні етикетки зі штрих-кодами?
A: Так. Термотрансферний друк із смоляною стрічкою створює міцні штрих-коди, які можна сканувати після тривалого -зберігання в рідкому азоті. Друк стає частиною матеріалу етикетки, а не лежить на поверхні.

Q5: Чи відповідають кріогенні етикетки стандартам біобанкінгу?
A: Багато хто. Шукайте етикетки, які відповідають вимогам ISO 20387 щодо відстеження та мають сертифікати підтвердження від виробника. Відповідність вимогам 21 CFR 175.105, REACH і RoHS також є поширеною.