Una incubadora es un dispositivo que se utiliza para cultivar y mantener cultivos microbiológicos o cultivos celulares . La incubadora mantiene una temperatura óptima , la humedad y otras condiciones como el contenido de CO2 y oxígeno de la atmósfera en su interior. Las incubadoras son esenciales para gran parte del trabajo experimental en biología celular , microbiología y biología molecular y se utilizan para cultivar células tanto bacterianas como eucariotas .
Una incubadora está formada por una cámara con una temperatura regulada . Algunas incubadoras también regulan la humedad , la composición de los gases o la ventilación dentro de esa cámara.
Las incubadoras más sencillas son cajas aisladas con un calentador regulable, que suele alcanzar una temperatura de entre 60 y 65 °C (140 y 149 °F), aunque algunas pueden alcanzar temperaturas ligeramente superiores (normalmente no más de 100 °C). La temperatura más utilizada tanto para bacterias como la frecuentemente utilizada E. coli como para células de mamíferos es de aproximadamente 37 °C (99 °F), ya que estos organismos crecen bien en esas condiciones. Para otros organismos utilizados en experimentos biológicos, como la levadura en ciernes Saccharomyces cerevisiae , una temperatura de crecimiento de 30 °C (86 °F) es óptima.
Las incubadoras más elaboradas también pueden incluir la capacidad de reducir la temperatura (mediante refrigeración) o la capacidad de controlar la humedad o los niveles de CO2 . Esto es importante en el cultivo de células de mamíferos, donde la humedad relativa es típicamente >80% para evitar la evaporación y se logra un pH ligeramente ácido manteniendo un nivel de CO2 del 5%.
Desde ayudar a incubar huevos de gallina hasta permitir a los científicos comprender y desarrollar vacunas contra virus mortales, la incubadora de laboratorio ha tenido numerosas aplicaciones a lo largo de los años en que se ha utilizado. La incubadora también ha proporcionado una base para avances médicos y trabajos experimentales en biología celular y molecular .
Si bien se han producido muchos avances tecnológicos desde las incubadoras primitivas que se utilizaron por primera vez en el antiguo Egipto y China, el objetivo principal de la incubadora no ha cambiado: crear un entorno estable y controlado propicio para la investigación, el estudio y el cultivo.
Las primeras incubadoras se inventaron hace miles de años en el antiguo Egipto y China, donde se utilizaban para mantener calientes los huevos de gallina. [1] El uso de incubadoras revolucionó la producción de alimentos, ya que permitía que los polluelos nacieran de los huevos sin necesidad de que una gallina se sentara sobre ellos, lo que les permitía poner más huevos en un período de tiempo más corto. Las primeras incubadoras egipcias y chinas eran esencialmente grandes habitaciones que se calentaban con fuego, donde los asistentes giraban los huevos a intervalos regulares para garantizar una distribución uniforme del calor.
La incubadora recibió una actualización en el siglo XVI, cuando Jean Baptiste Porta se basó en el diseño del antiguo Egipto para crear una incubadora de huevos más moderna. Si bien finalmente tuvo que abandonar su trabajo debido a la Inquisición española, René-Antoine Ferchault de Reaumur aceptó el desafío a mediados del siglo XVII. [2] Reaumur calentaba su incubadora con una estufa de leña y controlaba su temperatura utilizando el termómetro Reaumur, otro de sus inventos.
En el siglo XIX, los investigadores finalmente comenzaron a reconocer que el uso de incubadoras podía contribuir a los avances médicos. Comenzaron a experimentar para encontrar el entorno ideal para mantener las reservas de cultivos celulares. Estas primeras incubadoras estaban formadas simplemente por campanas de cristal que contenían una sola vela encendida. Los cultivos se colocaban cerca de la llama en la parte inferior de la tapa del frasco y todo el frasco se colocaba en un horno seco y calentado.
A finales del siglo XIX, los médicos descubrieron otro uso práctico de las incubadoras: mantener con vida a los bebés prematuros o débiles. La primera incubadora infantil, utilizada en un hospital de mujeres de París, se calentaba con lámparas de queroseno . Cincuenta años después, Julius H. Hess , un médico estadounidense considerado a menudo el padre de la neonatología, diseñó una incubadora eléctrica para bebés que se parece mucho a las incubadoras infantiles que se utilizan hoy en día. [3]
La siguiente innovación en la tecnología de las incubadoras se produjo en la década de 1960, cuando se introdujo en el mercado la incubadora de CO2. [ 4] La demanda surgió cuando los médicos se dieron cuenta de que podían utilizar incubadoras de CO2 para identificar y estudiar los patógenos que se encontraban en los fluidos corporales de los pacientes. Para ello, se extraía una muestra y se colocaba en una placa estéril y en la incubadora. El aire de la incubadora se mantenía a 37 grados Celsius, la misma temperatura que el cuerpo humano, y la incubadora mantenía los niveles atmosféricos de dióxido de carbono y nitrógeno necesarios para promover el crecimiento celular.
En esa época, también se empezaron a utilizar incubadoras en ingeniería genética . Con ellas, los científicos podían crear proteínas biológicamente esenciales, como la insulina. Ahora era posible modificar genéticamente a nivel molecular, lo que ayudaba a mejorar el contenido nutricional y la resistencia a plagas y enfermedades de frutas y verduras.
Las incubadoras cumplen diversas funciones en un laboratorio científico. Por lo general, mantienen una temperatura constante, aunque a menudo se incorporan funciones adicionales. Muchas incubadoras también controlan la humedad. Las incubadoras con agitación incorporan movimiento para mezclar los cultivos. Las incubadoras de gas regulan la composición interna del gas. Algunas incubadoras tienen un medio para hacer circular el aire en su interior para garantizar una distribución uniforme de las temperaturas. Muchas incubadoras diseñadas para uso en laboratorio tienen una fuente de alimentación redundante para garantizar que los cortes de energía no interrumpan los experimentos. Las incubadoras se fabrican en una variedad de tamaños, desde modelos de sobremesa hasta cámaras cálidas, que sirven como incubadoras para grandes cantidades de muestras.
