Не отслаивается, не выцветает при температуре -196 градусов: как криогенные этикетки защищают биологические образцы на протяжении десятилетий

Биологические образцы хранятся при температурах, которые могут разрушить большинство материалов. При -196 градусах - температуры кипения жидкого азота - резина становится хрупкой, пластик разбивается, а обычные этикетки просто отваливаются. Однако образцы внутри криогенных флаконов должны оставаться идентифицируемыми в течение десятилетий. Одна нечитаемая этикетка может означать потерю образца, неудачный эксперимент или пропущенный диагноз.

Криогенные этикетки решают эту проблему. Они созданы для того, чтобы оставаться прикрепленными, оставаться разборчивыми и пригодными для сканирования в течение многих лет сильного холода и повторяющихся циклов замораживания-оттаивания. В этом руководстве объясняется, как они работают и как выбрать подходящие для ваших образцов.

Почему этикетки отслаиваются при -196 градусах

Когда маркированный флакон попадает в жидкий азот, температура быстро падает. Этикетка и контейнер остывают с разной скоростью. Этикетка тонкая и остывает практически мгновенно. Стеклянный или пластиковый контейнер толще и медленнее остывает.

Эта разница создает проблему. Этикетка сжимается быстрее, чем контейнер, к которому она прикреплена. Если этикетка не может растянуться, чтобы выдержать это сжатие, она ломается или отслаивается от клея. В патентной заявке, полученной в результате исследования криогенных этикеток, это точно описано: «во время быстрого теплового перехода от комнатной температуры к криогенной температуре происходит быстрое объемное сокращение лицевой поверхности этикетки... это объемное сокращение происходит гораздо быстрее для этикетки, чем для контейнера».

Решением является лицевой материал, который может растягиваться и утончаться при охлаждении, оставаясь единым с клеем, а не отрываясь от него.

Полиэфирная (ПЭТ) пленка

Полиэстер – наиболее распространенный лицевой материал для криогенных этикеток. Он обеспечивает превосходную стабильность размеров, устойчивость к усадке и расширению в широком диапазоне температур. Например, прозрачная глянцевая полиэфирная пленка толщиной 2,0 мил используется в криогенных этикетках, рассчитанных на температуру до -196 градусов.

Этикетки из полиэстера обеспечивают превосходную адгезию и устойчивость к влаге и химикатам, что делает их пригодными как для низких-температур, так и для условий окружающей среды. Они также хорошо подходят для термотрансферной печати, создавая долговечные штрих-коды, которые можно сканировать.

Полипропиленовая (ПП) пленка

Полипропилен более гибок, чем полиэстер, и обладает превосходной химической стойкостью. Его часто используют там, где требуется гибкость, например, при изготовлении пробирок и флаконов небольшого-диаметра. Еще одна распространенная конструкция — белая матовая полипропиленовая пленка толщиной 3,9 мил с прямым термопокрытием.

Этикетки из полипропилена часто выбирают для нанесения штрих-кодов общего-назначения, поскольку они выдерживают жидкий азот, автоклав и другие суровые условия.

Растягивающиеся специальные пленки

В некоторых криогенных этикетках используются высокоэластичные термопластические материалы. В патентной заявке описан материал с удлинением 570% в машинном направлении и 645% в поперечном направлении, который гораздо более растягивается, чем предыдущие виниловые этикетки. Такая чрезвычайная растяжимость позволяет этикетке выдерживать быстрое сжатие при охлаждении без разрушения.

Почему стандартные клеи не работают

Стандартные клеи,-чувствительные к давлению, становятся твердыми и теряют клейкость при низких температурах. При температуре -80 градусов большинство клеев перестают работать. При -196 градусах они становятся хрупкими и отрываются от поверхности.

Акриловые клеи с высокой-клейкостью

В криогенных этикетках используются агрессивные, -акриловые клеи с высокой клейкостью-, чувствительные к давлению, которые сохраняют функциональность при экстремальных холодах. Эти клеи разработаны таким образом, чтобы противостоять подъему кромок даже при неоднократном воздействии низких и комнатных температур, например, при удалении из погружения в жидкий азот.

Распространенным выбором является акриловый клей на основе растворителя, обладающий превосходной адгезией к пробиркам и ампулам небольшого-диаметра. Он поддерживает производительность от -320 до 248 градусов по Фаренгейту (от -196 до 120 градусов).

Испытание на замораживание-оттаивание

Настоящим испытанием криогенного клея является не однократное воздействие холода. Это повторяющееся циклическое переключение между жидким азотом и комнатной температурой. Стандартный циклический тест включает погружение маркированного флакона в жидкий азот (-196 градусов) на 20 минут, затем возвращение его к температуре 23 градуса и относительной влажности 50% на 40 минут и повторение этого цикла несколько раз. На хорошей криогенной этикетке после этих циклов не будет отслоений, трещин или отслоений.

Термотрансферная печать

Термотрансферная печать является стандартом для криогенных этикеток. Лента из смолы расплавляется на поверхность этикетки, создавая изображение, которое становится частью материала, а не располагается поверх него. Полученный штрих-код является водонепроницаемым, устойчивым к атмосферным воздействиям и многократным циклам замораживания-оттаивания.

Качество печати имеет значение. Термотрансферный принтер с разрешением 203 dpi обеспечивает точность, необходимую для нанесения небольших штрих-кодов на микропробирки и криопробирки.

Ленты из смолы для максимальной долговечности

Не все ленты одинаково работают при криогенных температурах. Полимерные ленты предназначены для самых требовательных условий эксплуатации и позволяют создавать отпечатки, устойчивые к размазыванию, царапинам и выцветанию. Некоторые криогенные этикетки специально тестируются на устойчивость к распылению спирта и дезинфицирующим салфеткам при печати с использованием рекомендованных полимерных лент.

Подповерхностная печать

В некоторых криогенных этикетках из полиэстера используется подповерхностная печать, при которой напечатанное изображение защищено прозрачным верхним слоем. Это предотвращает выцветание, размазывание или размазывание цветового кода даже после длительного-хранения в жидком азоте.

ISO 20387 и проверка этикетки

Биобанки работают по строгим стандартам. ISO 20387 по биобанкингу требует, чтобы биологические образцы оставались отслеживаемыми на протяжении всего хранения и чтобы этикетки выдерживали условия, которым подвергаются образцы. Биобанки должны получить сертификаты проверки этикеток от производителей, подтверждающие, что этикетки соответствуют требованиям криогенного хранения, химической стойкости и долгосрочного-сохранения.

Соответствие нормативным требованиям

Криогенные этикеточные материалы должны соответствовать соответствующим правилам лабораторного и фармацевтического использования. Общие стандарты соответствия включают 21 CFR 175.105 (непрямые пищевые добавки), REACH и RoHS/WEEE. Для биобанков и клинических применений также важна совместимость с такими методами стерилизации, как гамма-облучение и стерилизация ETO.

Шаг 1. Подтвердите свой температурный диапазон

Большинство криогенных этикеток рассчитаны на температуру от -196 до +120 градусов или выше. Убедитесь, что температурный диапазон, указанный на этикетке, охватывает как условия хранения, так и любые этапы обработки, такие как автоклавирование или инкубация.

Шаг 2. Сопоставьте этикетку с вашим контейнером

Криогенные этикетки приклеиваются к полипропилену, стеклу, ПВХ и стали. Для пробирок и флаконов небольшого-диаметра требуются клеи с высокой-клейкостью, специально предназначенные для изогнутых поверхностей с низкой-поверхностной-энергией. Всегда выполняйте тестирование на конкретном типе контейнера.

Шаг 3. Выберите правильный метод печати

Термоперенос является эталоном долговечности. Лазерная печать является вариантом для некоторых применений, но может не обеспечивать такой же уровень стойкости. Убедитесь, что ваша комбинация принтера и ленты одобрена для использования в криогенных условиях.

Шаг 4. Тестирование в реальных условиях

Запросите образцы этикеток и прикрепите их к вашим реальным контейнерам. Проведите с ними реальные циклы замораживания-оттаивания. Проверьте отсутствие отслаивания, выцветания и читаемости штрих-кода после нескольких циклов. Небольшое испытание предотвращает большую потерю.

Вопрос 1: Что делает этикетку криогенной?
О: Криогенная этикетка предназначена для того, чтобы оставаться прикрепленной и разборчивой при температурах до -196 градусов (жидкий азот). В нем используется эластичный лицевой материал, который выдерживает термическое сжатие, высококлейкий акриловый клей, сохраняющий функциональность при сильном холоде, и метод печати, устойчивый к выцветанию и размазыванию.

Вопрос 2. Почему обычные этикетки отслаиваются в жидком азоте?
Ответ: Обычные этикетки не могут растягиваться достаточно, чтобы выдержать быстрое тепловое сжатие, которое происходит, когда этикетка остывает быстрее, чем контейнер. Этикетка сжимается, а контейнер — нет, создавая напряжение, которое разрушает этикетку или отделяет ее от клея.

В3: Как долго хранятся криогенные этикетки?
Ответ: Правильно нанесенная криогенная этикетка может оставаться прикрепленной и читаемой в течение десятилетий. Лицевой материал, клей и принт спроектированы таким образом, чтобы противостоять разрушению под воздействием сильного холода, влаги и повторяющихся циклов замораживания-оттаивания.

Вопрос 4: Можно ли печатать на криогенных этикетках штрих-коды?
А: Да. Термотрансферная печать с использованием полимерной ленты позволяет получить долговечные штрих-коды, которые можно сканировать даже после длительного-хранения в жидком азоте. Отпечаток становится частью материала этикетки, а не остается на поверхности.

Вопрос 5: Соответствуют ли криогенные этикетки стандартам биобанкинга?
О: Многие из них. Ищите этикетки, соответствующие требованиям ISO 20387 по отслеживаемости и имеющие сертификаты проверки от производителя. Соответствие 21 CFR 175.105, REACH и RoHS также является обычным явлением.