انواع محیط کشت و روش‌های استفاده از آنها

محیط کشت به معنای محیطی است که برای رشد و تکثیر سلول‌ها و باکتری‌ها یا سایر سلول‌های زنده به کار می‌رود. در علم زیست‌شناسی و بیوتکنولوژی، استفاده از محیط‌های کشت برای مطالعه و تحقیقات بسیار رایج است. قبلاً وقتی علم‌آموزان یک نمونه سلول را می‌خواستند بررسی کنند، مجبور بودند آن نمونه را روی سطح جامد (مانند گوشته وجوددار) یا در داخل مواد خاکی پرورش دهند. این روش‌ها در حالت عادی نیاز به زمان و تلاش بیشتری برای رشد و تکثیر سلول‌ها داشتند و تحقیقات را کند و پیچیده می‌کردند.

 

با پیشرفت‌های به دست آمده در زمینه بیوشیمی و میکروبیولوژی، محیط‌های کشت مایع و جامد به طور وسیعی در تحقیقات در زمینه بیولوژی به کار گرفته شده‌اند. در محیط کشت مایع، همه عوامل مورد نیاز برای رشد سلول‌ها شامل مواد غذایی، نیتروژن، املاح معدنی و ضروری‌های سلولی بدون هیچینگی موجودند، در صورت عدم موجودیت مواد غذایی مورد نیاز، سلول رشد نخواهد کرد و ممکن است خود تلف شود. به عنوان مثال، محیط کشت پودر حاوی شرایط ایده‌آل برای پرورش سلول‌های باکتریال است.

 

علاوه بر محیط کشت مایع، محیط کشت جامد نیز استفاده می‌شود. در محیط کشت جامد، محیط را تهیه می‌کنیم که شامل یک ماده جامد است که مواد غذایی مورد نیاز موجود در آن هستند و به طور مناسبی آب و غذا به سلول‌ها را می‌دهد. این محیط کشت به دلیل استفاده آسان‌تر و هزینه کمتر در تحقیقات بیشتری مورد استفاده قرار می‌گیرد، به همین دلیل برخی از سلول‌ها و باکتری‌ها ترجیح می‌دهند در محیط کشت جامد پرورش داده شوند.

 

در کل، انواع محیط‌های کشت بستگی به نیازهای سلول‌ها و باکتری‌ها دارند. انتخاب نوع مناسب محیط کشت برای رشد و تکثیر سلول‌ها بسیار مهم است و باید با عواملی مانند نوع سلول، نوع تحقیقات و محیط زیست مورد استفاده در تحقیق درنظر گرفته شود.

 

 

انواع محیط کشت شیشه ای

 

 

محیط کشت شیشه ای یکی از روش‌های پرکاربرد در علم زیست‌شناسی، بویژه در زمینه کشت بافت، کشت آنتی‌بادی و کشت باکتری‌ها است. در این روش، نباتات یا سلول‌ها در یک محلول حاوی عناصر غذایی و شرایط محیطی مورد نیاز برای رشد و تکثیر پرورش داده می‌شوند. به جای استفاده از خاک، این روش از یک محیط مایع یا ژل‌های شفاف مانند ژل آگار، کاغذ فیلتر یا زئولیت بهره می‌برد که شرایط مناسبی را برای رشد و تکثیر نیازهای گیاه فراهم می‌کند.

 

محیط کشت شیشه ای به دلیل مزایایی همچون قابلیت کشت گیاهان در فضای محدودتر نسبت به روش‌های سنتی، ازدیاد سریعی و قابلیت کنترل شرایط رشد و آلودگی در استفاده‌های تحقیقاتی و کشاورزی بسیار رایج است.

 

انواع مختلفی از محیط کشت شیشه ای در دسترس هستند که هر کدام شرایط خاصی ارائه می‌دهند. برخی از انواع محیط کشت معمول عبارتند از: محیط کشت برگ‌هاگلند، محیط کشت آژین، محیط کشت موراشیج هرشت، محیط کشت اسکایلر-موئوار اسپارژ، و محیط کشت مک‌کنزی. هر یک از این محیط‌ها شرایط خاصی را برای رشد و توسعه گیاهان ارائه می‌دهند.

 

از دیگر محیط‌های کشت شیشه ای می‌توان به محیط کشت تیتو‌آگار، محیط کشت ام‌اس، و محیط کشت وودارد اشاره نمود. هر کدام از این محیط‌ها شرایط مختلفی برای رشد و تکثیر گیاهان فراهم می‌کنند و بسته به نوع گیاه یا باکتری مورد نظر و هدف نهایی کشت، استفاده می‌شوند. همچنین، بسته به نوع محیط کشت مورد استفاده، ممکن است نیاز به اضافه کردن عوامل رشد اضافی مانند هورمون‌های گیاهی یا مواد اختصاصی دیگر داشته باشد.

 

به‌طور کلی، محیط کشت شیشه ای ابزار موثری است که برای رشد و تکثیر گیاهان در شرایط کنترل شده استفاده می‌شود. با توجه به انواع گوناگون محیط‌های کشت شیشه ای و ویژگی‌های هر یک، محققان و کشاورزان قادرند شرایطی را برای رشد بهینه و تکثیر گیاهان خاصی ایجاد کنند. این روش به دلیل راحتی کاربرد، کاهش ریسک عفونت و توسعه مولکولی کشاورزی، در سال‌های اخیر بسیار محبوب شده است.

 

 

روش‌های استفاده از محیط کشت جامد

 

 

از محیط کشت جامد به عنوان یک روش پرکاربرد در تولید زیست فناوری و علوم زیستی استفاده می‌شود. در این روش، نیاز به مایعی برای رشد سلول‌ها وجود ندارد و میتوان برای کشت سلول‌ها از مواد جامد مانند جامدات آگار، کیتوزان و ژل آگار استفاده کرد.

 

استفاده از محیط کشت جامد برای کشت سلول‌ها دارای مزایای فراوان است. اولاً، در این روش خطر آلودگی گیاهی و میکربی به شدت کاهش یافته و در نتیجه کشت نمونه‌ها، با تضمین بهداشت و سلامت بیشتری انجام می‌شود. همچنین، محیط کشت جامد قابلیت تقلید شرایط طبیعی را داراست و می‌توان مناطق مختلف رشد گیاه را شبیه‌سازی کرد. به علاوه، در این روش میتوان در فرایند کشت سلول‌ها مواد غذایی مانند قند و خوراک موردنیاز را به صورت اختیاری به محیط کشت اضافه کرد.

 

برای استفاده از محیط کشت جامد، ابتدا نیاز است تا مناسب‌ترین جامدات برای رشد سلول‌ها انتخاب شوند. سپس محیط کشت جامد در داخل شیشه‌های کوکتل یا سطل‌های کشت قرار داده می‌شوند و سپس سلول‌ها به روی این جامدات انتقال داده می‌شوند. در ادامه باید شرایط محیط کشت در دستکاری مناسب باشد تا سلول‌ها بتوانند به درستی رشد کنند. در این مرحله، مهمترین عوامل شامل دما، نور، رطوبت و pH محیط کشت می‌باشند و باید به صورت دقیق کنترل شوند.

 

در نهایت نیز، پس از رشد و تکثیر سلول‌ها در محیط کشت جامد، میتوان آن‌ها را جدا کرده و به فرایندهای دلخواه دیگر مانند تولید دارو یا انجام آزمایش‌های علمی مرتبط با آن‌ها مورد استفاده قرار داد. استفاده از محیط کشت جامد در علوم زیستی، به عنوان یکی از روش‌های پیشرفته تولید سلول‌ها، امکان افزایش راندمان تولید و کم حجم بودن فضا را فراهم می‌کند.

 

 

استفاده از محیط کشت مایع

 

 

استفاده از محیط کشت مایع یا تکنولوژی کشت سلولی، رویکرد جدیدی است که در زمینه کشت بافت‌ها و سلول‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش، سلول‌ها در یک محیط مایع که شامل مواد غذایی، آمینو اسیدها، هورمون‌ها و عوامل رشد است، قرار می‌گیرند. این محیط برای تغذیه و رشد سلول‌ها بسیار مناسب است و به سلول‌ها امکان فعالیت و تقسیم شدن بیشتر را می‌دهد.

 

استفاده از محیط کشت مایع در کشت سلولی به دلیل مزایای فراوانی که دارد، توسط پژوهشگران و علاقمندان به حوزه علوم زیستی مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی از مزایای این روش، امکان کشت و تقسیم بزرگترین تعداد سلول‌ها است که با استفاده از محیط کشت مایع ممکن است. علاوه بر این، این روش به پژوهشگران امکان می‌دهد تا به صورت بیشتری روی پیشرفت و تکامل فرایندهای سلولی تمرکز کنند و جوانب مختلفی از زیست‌شناسی و پزشکی را بررسی کنند.

 

در خصوص برخی از کاربردهای استفاده از محیط کشت مایع نیز می‌توان به تولید مواد غذایی، فرایندهای صنعتی در بیوتکنولوژی، مطالعه و پژوهش در زمینه بیماری‌ها و درمان‌های جدید، رشد بافت‌ها و انجام آزمایشات دارویی اشاره کرد.

 

به طور کلی، استفاده از محیط کشت مایع به عنوان یک روش مدرن کشت سلولی، به پژوهشگران امکان می‌دهد تا بر روی مسائل زیستی و پزشکی متمرکز شوند و در راستای یافتن راهکارهای نوین برای درمان بیماری‌ها و توسعه فناوری‌های بیوتکنولوژیکی تلاش کنند.

 

 

محیط کشت ثابت و متحرک

 

 

محیط کشت ثابت و متحرک به دو دسته از محیط های کشت است که در کشاورزی و زراعت استفاده می شود. در محیط کشت ثابت، نمونه های گیاهی در یک محیط ثابت قرار می گیرند که شامل ظروف کشت کوچک با محلول کشت مناسب است. در این نوع محیط کشت، فاکتورهای محیطی مانند نور، دما و رطوبت به صورت ثابت تنظیم می شوند و نمونه ها تحت شرایط ثابت در طول زمان رشد می کنند. این نوع محیط کشت بیشتر در آزمایشگاه ها و محیط های پژوهشی استفاده می شود.

 

اما در محیط کشت متحرک، ظروف کشت بزرگتری وجود دارند که به صورت متحرک است. در این نوع محیط کشت، قابلیت تنظیم و کنترل پارامترهای محیطی مانند نور، دما، رطوبت و میزان محلول کشت فراهم است. ظرفیت بزرگ تنظیم این پارامترها در محیط کشت متحرک، امکان رشد گیاهان بزرگتر را فراهم می کند. همچنین، این نوع محیط کشت امکان تست و بررسی اثرات مختلف شرایط محیطی بر رشد گیاهان را فراهم می کند.

 

از مزایای استفاده از محیط کشت متحرک، دسترسی آسان به نمونه ها و جابجایی آسان آنها برای آزمایش بر روی شرایط محیطی مختلف است. همچنین، این نوع محیط کشت به عنوان یک راهکار مناسب برای بهبود و افزایش عملکرد گیاهان در شرایط غیر طبیعی مورد استفاده قرار می گیرد. برای مثال، می توان تاثیرات نور و دما را بر رشد گیاهان در ساعات مختلف روز مورد بررسی قرار داد.

 

در نهایت، محیط کشت ثابت و متحرک ابزارهای قدرتمندی هستند که برای آزمایشات علمی و تحقیقات مورد استفاده قرار می گیرند. هریک از این محیط ها دارای مزایا و نقاط قوت خود هستند و استفاده روزافزون از آنها می تواند به بهبود و افزایش انسان در زمینه کشاورزی و تولید محصولات غذایی کمک کند.

 

 

مزایا و معایب محیط کشت هیدروپونیک

 

 

محیط کشت هیدروپونیک یکی از روش‌های نوین کشت گیاهان در شرایط داخلی است. در این روش، گیاهان در آب کشت می‌شوند و تغذیه خود را از محلول غذایی حاوی عناصر غذایی لازم برای رشد و توسعه می‌کنند. این روش کشت ابتکار و نوآوری زیادی دارد و بسیاری از مزایای آن شامل موارد زیر است:

 

1. صرفه‌جویی در منابع آب: در مقایسه با روش‌های کشت سنتی، هیدروپونیک نیاز به حجم آب کمتری دارد. در واقع، در این روش، از یک سیستم نوارهای آبی استفاده می‌شود که به صورت چرخشی آب را در حالت جریان قرار می‌دهد. این موضوع به دلیل عدم وجود خاک و اسفنجی برای نگهداری و ذخیره آب است.

 

2. کارآیی بالا: برای رشد بهینه گیاهان، نیاز به مقدار دقیقی از عناصر غذایی مختلف است. در محیط کشت هیدروپونیک، این عناصر غذایی به صورت محلول در آب تأمین می‌شوند و گیاهان می‌توانند به راحتی به این منابع غذایی دسترسی پیدا کنند. همچنین، به دلیل عدم وجود خاک، خطر آلودگی به بیماری‌ها و آفات کشاورزی کاهش می‌یابد و در نتیجه عملکرد گیاهان بالا می‌رود.

 

3. تنوع بالا و استفاده از فضا: هیدروپونیک به کشاورزان اجازه می‌دهد تا در صورت عدم دسترسی به زمین کشاورزی مناسب، گیاهان را در فضاها و تجهیزات کوچک‌تر مانند گلدان‌ها، سبد‌ها و جعبه‌های روی پنجره‌ها کشت کنند. این امر به شکل خاص برای شهرنشینان مزیت دارد که به دلیل فضای محدود، نمی‌توانند به زمین کشاورزی دسترسی داشته باشند.

 

هر چند، محیط کشت هیدروپونیک همچنین برخی معایب نیز دارد:

 

1. هزینه بالا: راه‌اندازی و نگهداری یک سیستم هیدروپونیک هزینه‌بر است. نصب و اجرای تجهیزات، خرید محلول‌های غذایی و انرژی برق مورد نیاز می‌تواند هزینه‌های سنگینی را به دنبال داشته باشد. از این رو، برخی می‌توانند تمایلی به استفاده از این روش نداشته باشند.

 

2. وابستگی به تکنولوژی: هیدروپونیک نیاز به دانش و تجهیزات پیشرفته برای انجام می‌دهد. برای کشت موفق گیاهان در این روش، نیاز به متخصصانی است که مدیریت و کنترل مناسب سیستم‌ها را بر عهده داشته باشند. از این رو، برخی کشاورزان ممکن است با این روش آشنا نباشند و قادر به استفاده از آن نباشند.

 

در نهایت، هرچند که هیدروپونیک به عنوان روشی نوین و پویا به شمار می‌رود، اما در کشورهای در حال توسعه و در شرایط اقتصادی ضعیف، راه اندازی و نگهداری این سیستم‌ها ممکن است به دلیل هزینه بالا و وابستگی به تکنولوژی مشکلاتی را بوجود آورد.

منبع
اطلاعات بروز

منبع