تشخیص عامل یا عوامل بیماری نصف راه درمان آن است. در آزمایشگاه ها برای بررسی نمونه های آزمایش معمولا از میکروسکوپ استفاده می شود. گاهی با انجام آزمایش های میکروسکوپی باکتری ها را نمی توان از هم تشخیص داد بنابراین با کشت نمونه های بالینی و انجام آزمایش های بیوشیمیایی و سرولوژیک می توان شناسایی باکتری ها را انجام داد. با شناسایی میکروب یا عاملی که باعث ایجاد بیماری های عفونی شده می توان مقاومت و همچنین حساسیت آن ها را در برابر داروهایی که برای درمان آن ها تجویز می شود را تعیین کرد. علاوه بر این با کشت باکتری ها می توان سرم و واکسن از آن ها تهیه کرد. ساخت آنتی بیوتیک ها و فرآورده های بیولوژیکی از باکتری ها نیز از دیگر فواید کشت دادن آن ها است.
به طور کلی محیط کشت به محیط هایی گفته می شود که به صورت تخصصی برای رشد و تکثیر باکتری ها یا سلول ها تهیه شده اند و برای این منظور مورد استفاده قرار می گیرند. این محیطها حاوی مواد خاصی هستند که محیط را برای رشد و تکثیر سلولها مهیا می کنند. از این مواد میتوان به قندها، نمکها، آب و غیره اشاره کرد.
منبع: مقاله An Introduction to Culturing Bacteria وب سایت technologynetworks در تاریخ 22 آگوست 2022
محیط کشت یکی از ابزاری است که برای کشت دادن باکتری (Bacteria Culturing) استفاده می شود. در کنار این ابزار همیشه یک میله پلاتینی (آنس)، برای برداشتن و انتقال نمونه ها، سواب (چوب باریک با انتهای پنبه هیدروفیلی) برای استریل کردن، شعله برای استریل نگه داشتن محیط، هود شیمیایی و انکوباتور برای فراهم آوردن میزان دما و رطوبت مورد نیاز، حضور دارند. در این مقاله قصد داریم تا با محیط کشت و انواع آن آشنا شویم. با ما همراه باشید.
برای شروع ابتدا باید با ماده ای به نام آگار (Agar) آشنا شویم زیرا از این جا به بعد قرار است نام آن را زیاد بشنویم.
آگار نوعی قند به شکل ژلاتین است که از جلبک ها ساخته شده و معمولا برای رشد باکتری ها در آزمایشگاه استفاده می شود. باکتری ها آگار را می خورند و به میکروبیولوژیست ها در انجام آزمایش های کشت کمک می کنند. آگار را با بوی متمایز آن، می توان به راحتی از سایر موادی که معمولا در آزمایشگاه یافت می شوند تشخیص داد. از نظر شیمیایی، پلیمری است که از زیر واحدهای قند گالاکتوز تشکیل شده است و جزئی از دیواره سلولی گونه های مختلف جلبک قرمز است که معمولا در آسیای شرقی و کالیفرنیا آمریکا برداشت می شوند. آگار آزمایشگاهی در آب جوش حل شده و پس از خنک شدن ژلاتینی به نظر می رسد. با این تفاوت که از ژلاتین ساختار محکم تری در مقابله با باکتری ها داشته و تجزیه نمی شود. اما در صورت در دسترس نبودن آگار می توان از ژلاتین نیز استفاده کرد.
انواع مختلفی برای رشد گونه های مختلف باکتری استفاده می شود. به طور کلی، یک روش آزمایشی به شما می گوید که از چه نوعی استفاده کنید. در این قسمت به طور خلاصه با انواع آگار آشنا خواهیم شد.
منبع: مقاله ?What Is Agar وب سایت sciencetrends در تاریخ 10 ژانویه 2018
تنظیم PH در محیط کشت، تاثیر بسزایی بر رشد سلول ها در آن دارد. این اتفاق توسط یکی از سه سیستم بافری زیر انجام می شود.
منبع: مقاله Acid-Base Buffers وب سایت chem.libretexts.org در تاریخ 18 سپتامبر 2019
سلولها در حین رشد و تکثیر خود نیاز به برقراری ارتباط با یکدیگر دارند که این امکان از طریق حفظ پتانسیل اسمزی و ارتباطات غشایی بین سلول ها برقرار می شود. نمکهای غیرآلی موجود در محیط کشت با تأمین یون های سدیم، پتاسیم و کلسیم به حفظ تعادل اسمزی و تنظیم پتانسیل غشای سلول کمک می کنند.
سلول ها در مراحل رشد و تکثیر خودشان به آمینواسید نیاز دارند. بخشی از این آمینواسید را خودشان می سازند و بخش دیگر را باید از محیط کشت دریافت کنند. آمینواسیدها بلوک های ساختمانی پروتئین ها هستند، بنابراین در همه محیط کشت های شناخته شده وجود دارند. آمینواسیدهای ضروری باید در محیط کشت وجود داشته باشند زیرا سلول به تنهایی قادر به ساخت آن ها نیست.
کربوهیدراتها یا قندها منبع اصلی تامین انرژی سلول هستند. بسیاری از محیطهای کشت گلوکز و گالاکتوز دارند در حالی که برخی دیگر از آن ها حاوی مالتوز و فروکتوز هستند. با توجه به رده سلولی و توانایی سلول در استفاده از قندها به عنوان منبع تامین انرژی، نوع کربوهیدرات مورد نظر جهت اضافه کردن به محیط کشت انتخاب می شود.
رایجترین پروتئینها و پپتیدهای مورد استفاده در محیطهای کشت، آلبومین، ترنسفرین و فیبرونکتین هستند که اهمیت خاصی در محیط کشتهای فاقد سرم دارند. آلبومین، پروتئین اصلی خون است که در انتقال آب، نمکها، اسیدهای چرب آزاد، هورمونها و ویتامین ها و انتقال آنها بین بافتها نقش دارد. ظرفیت اتصالی آلبومین، آن را برای حذف ترکیبات سمی از سلول و محیط کشت مناسب کرده است.
منبع: مقاله The difference between peptides and proteins وب سایت cellgs در تاریخ 14 فوریه 2022
اضافه کردن این ترکیبات به خصوص در محیط کشت های فاقد سرم اهمیت ویژه ای دارد. این اسیدها معمولا در داخل سرم وجود دارند، به همین دلیل در محیط کشت هایی که حاوی سرم نیستند باید این مواد درون محیط کشت وجود داشته باشند.
وجود بسیاری از ویتامینها برای رشد و افزایش تعداد سلولها ضروری هستند. اما این ویتامین ها به مقدار مورد نیاز توسط سلول سنتز نمیشوند، بنابراین مکمل های ویتامین بسیار مهم، مورد نیاز و ضروری در کشت سلول و کشت بافت هستند. غالبا ویتامین های محلول در چربی در داخل محیط های حاوی سرم وجود دارند اما سایر ویتامینها در حین آمادهسازی باید به محیط کشت اضافه شوند.
منبع: مقاله Microbes take their vitamins, for the good of science وب سایت sciencedaily در تاریخ 21 ژانویه 2016
وجود آنتی بیوتیک ها برای تمام محیط کشت ها ضروری نیست. گاهی از این مکمل ها برای کنترل آلودگی های باکتریایی و یا قارچی در محیط کشت استفاده می شود. در نظر بگیرید که استفاده مداوم از آنتی بیوتیکها توصیه نمیشود، به این دلیل که ممکن است باعث پنهان شدن آلودگی های ایجاد شده توسط مایکوپلاسما و باکتری های مقاوم شوند. از طرفی آنتیبیوتیک ها ممکن است در متابولیسم سلول های حساس تداخل ایجاد کنند.
عناصر کمیاب (Trace Elements) اکثر اوقات فقط به محیط کشت های بدون سرم اضافه می شوند تا جایگزینی برای عناصر موجود در سرم باشند. عناصر کمیاب مثل روی، مس، سلنیوم و تری کربوکسیلیک اسید، عناصر شیمیایی هستند که به مقدار کم برای رشد سلول مورد نیاز هستند.
مقاله Trace elements; What Are They, Nutrition, and More وب سایت osmosis
محیط کشت ها را می توان از جنبه های مختلف دسته بندی کرد.
محیط کشت ها از نظر جنس آن ها به سه دسته اصلی تقسیم می شوند.
منبع: مقاله Blood Agar- Composition, Preparation, Uses and Pictures وب سایت microbiologyinfo در تاریخ 10 آگوست 2022
محیط کشت های انتخابی تنها اجازه رشد نوع خاصی از باکتری ها را درون خودشان می دهند. عملکرد محیط کشت های افتراقی به این صورت است که در صورت وجود چند نوع باکتری روی یک محیط کشت، همه آن ها اجازه رشد دارند و می توان آن ها را با توجه به تصویرشان از همدیگر تشخیص داد. محیط های کشت افتراقی بر خلاف محیط کشت های انتخابی، باکتری ها را نمی کشند، بلکه در صورت وجود باکتری هدف، آن را آشکار کرده و نشان می دهند.
مطابق دستور کارخانه سازنده و با توجه به بروشور هر شرکتی که روی محیط کشت که به صورت پودری یا پلیت شده می باشد را برداشته و با مقدار توصیه شده آب مقطر در داخل ارلن مخلوط کنید بعد آن را با توجه به دستور کارخانه اگر لازم بود روی شعله قرار داده تا بر اثر حرارت شفاف شود که البته در بعضی از محیط ها نیازی به این کار نیست. سپس آن را در اتوکلاو قرار داده و به مدت 15 دقیقه در دمای 121 درجه سانتیگراد استریل کنید. برخی از محیط های کشت که به دمای بالا حساس می باشند در اتوکلاو قرار نمی گیرند و این مسئله را کارخانه سازنده حتما متذکر شده است. بعد از اتوکلاو، محیط های کشت آگار دار داخل ارلن سفت می شوند و برای استفاده از آن ها باید دوباره حرارت داده شوند ولی محیط های کشت مایع به شکل مایع باقی مانده و آماده مصرف هستند.
محیط کشت را می توان در دو روش مختلف ساخت که عبارتند از:
محیط کشت جامد به دو صورت وجود دارد : محیط کشت جامد در لوله و محیط کشت جامد در پلیت
در لوله به دو صورت عمودی (Stab Culture) و شیبدار (Slant Culture) دیده می شود که هر کدام از آن ها روش کشت خاص خود را دارند.
روش کشت عمودی در لوله: در این حالت محیط کشت آگاردار (جامد) را با حفظ شرایط استریل در حالت مذاب داخل لوله های آزمایش استریل ریخته و به حالت عمودی آن را در یک جای ساکن قرار دهید تا سرد شود در همان حالت با آنس نوک تیز استریل شده در کنار شعله از پرگنه باکتری مقداری را برداشته و آن را به صورت عمودی در مرکز این محیط تا انتها فرو برده و بدون هیچگونه تغییر حالتی آن را از همان مسیر خارج کنید. بعد لوله را در انکوباتور قرار دهید.
روش کشت در سطح شیبدار در لوله: در این حالت محیط کشت آگاردار استریل را در لوله های استریل شده ریخته و قبل از سرد شدن آن ها را به حالت شیبدار قرار می دهند تا سرد شوند. سپس با آنس نوک تیز با حفظ شرایط استریل از پرگنه باکتری برداشته و در کنار شعله نوک آنس را ابتدا به حالت عمودی وارد قسمت عمودی محیط کشت کرده بعد به آرامی آن را از همان مسیر خارج کرده و بدون اینکه نوک آنس از محیط جدا شود آن را به حالت زیگزاک روی سطح شیبدار بکشید.
منبع: مقاله How to Prepare Culture Media and Preserve Cultures وب سایت conductscience در تاریخ 3 جولای 2022
طبق پروتکل های وزارت بهداشت، درمان و آموزش پزشکی، کیفیت محیط هاي کشت به طور مستقیم به کیفیت مواد خام مورد استفاده در تهیه آن ها بستگی دارد. مهم ترین این مواد خام عبارتند از:
منبع: مقاله Bacteriological Culture Methods وب سایت milnepublishing
هنگامی که باکتری ها در شرایط مناسب قرار می گیرند تا تکثیر پیدا کنند، گفته می شود که باکتری ها کشت داده شده اند. برای شناسایی یک میکروارگانیسم باید کشت خالص از آن بدست آورده و خلوص این محیط ها هم باید در طی فرآیند های مختلف حفظ شود. برای کشت باکتری ها روش های متفاوت و ابزار مختلفی به کار گرفته می شود که انتخاب آن به نوع باکتری و همچنین تشخیص کاربر آزمایشگاه دارد. حفظ استریل ماندن تمامی ابزار و وسایل در طی عملیات کشت باکتری، نقطه مشترک تمام روش های کشت دادن باکتری ها است. از کشت دادن باکتری ها می توان اطلاعات مفیدی کسب کرد، داروهای جدید ساخت و روند درمان آن ها را به مراتب سرعت بخشید. بنابراین رعایت نکات بهداشتی در این عملیات حرف اول را می زند. ممنون که با ما همراه بودید. برای مطالعه مقالات بیش تر می توانید به آکادمی یونیت سر بزنید.