Una incubadora es un dispositivo que se utiliza para cultivar y mantener cultivos microbiológicos o cultivos celulares . La incubadora mantiene una temperatura , humedad y otras condiciones óptimas, como el contenido de CO 2 y oxígeno de la atmósfera 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 temperatura regulada . Algunas incubadoras también regulan la humedad , la composición del gas o la ventilación dentro de esa cámara.
Las incubadoras más simples son cajas aisladas con un calentador ajustable, que generalmente alcanza una temperatura de 60 a 65 °C (140 a 150 °F), aunque algunas pueden alcanzar una temperatura un poco más alta (generalmente a 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 , ya que estos organismos crecen bien en tales 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 bajar la temperatura (mediante refrigeración) o la capacidad de controlar la humedad o los niveles de CO 2 . Esto es importante en el cultivo de células de mamíferos, donde la humedad relativa suele ser >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 que lleva en uso. 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 primitivas incubadoras utilizadas 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 permitió que los polluelos nacieran de los huevos sin necesidad de que una gallina se sentara sobre ellos, liberando así a las gallinas para poner más huevos en un período de tiempo más corto. Tanto las primeras incubadoras egipcias como las chinas eran esencialmente habitaciones grandes que se calentaban mediante fuegos, donde los asistentes giraban los huevos a intervalos regulares para asegurar 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 interrumpir su trabajo debido a la Inquisición española, René-Antoine Ferchault de Réaumur aceptó el desafío a mediados del siglo XVII. [2] Reaumur calentó su incubadora con una estufa de leña y controló su temperatura utilizando el termómetro de Reaumur, otro de sus inventos.
En el siglo XIX, los investigadores finalmente comenzaron a reconocer que el uso de incubadoras podría contribuir a los avances médicos. Comenzaron a experimentar para encontrar el entorno ideal para mantener reservas de cultivos celulares. Estas primeras incubadoras estaban formadas simplemente por campanas de cristal que contenían una sola vela encendida. Los cultivos se colocaron cerca de la llama en la parte inferior de la tapa del frasco y todo el frasco se colocó 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 más tarde, Julius H. Hess , un médico estadounidense a menudo considerado el padre de la neonatología, diseñó una incubadora infantil eléctrica que se parece mucho a las incubadoras infantiles que se utilizan en la actualidad. [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 usar incubadoras de CO 2 para identificar y estudiar patógenos encontrados en los fluidos corporales de los pacientes. Para ello, se recogió una muestra y se colocó en un plato esterilizado y en la incubadora. El aire en la incubadora se mantuvo a 37 grados Celsius, la misma temperatura que el cuerpo humano, y la incubadora mantuvo los niveles atmosféricos de dióxido de carbono y nitrógeno necesarios para promover el crecimiento celular.
En esta época también se empezaron a utilizar las incubadoras en ingeniería genética . Los científicos podrían crear proteínas biológicamente esenciales, como la insulina, con el uso de incubadoras. La modificación genética ahora podría tener lugar a nivel molecular, ayudando a mejorar el contenido nutricional y la resistencia a las pestes y enfermedades de frutas y verduras.
Las incubadoras cumplen una variedad de funciones en un laboratorio científico. Las incubadoras generalmente mantienen una temperatura constante, sin embargo, a menudo incorporan características adicionales. Muchas incubadoras también controlan la humedad. Las incubadoras vibratorias incorporan movimiento para mezclar culturas. 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 construidas para uso en laboratorio tienen una fuente de energía redundante, para garantizar que los cortes de energía no interrumpan los experimentos. Las incubadoras se fabrican en una variedad de tamaños, desde modelos de mesa hasta habitaciones cálidas, que sirven como incubadoras para una gran cantidad de muestras.
