Angefangen von der Hilfe beim Ausbrüten von Hühnereiern bis hin zur Möglichkeit für Wissenschaftler, Impfstoffe gegen tödliche Viren zu verstehen und zu entwickeln, hat der Laborinkubator im Laufe der Jahre zahlreiche Anwendungen gesehen. Der Inkubator hat auch die Grundlage für medizinische Fortschritte und experimentelle Arbeiten in der Zell- und Molekularbiologie geschaffen.
Ein Inkubator besteht aus einer Kammer mit einer geregelten Temperatur. Einige Inkubatoren regulieren auch die Luftfeuchtigkeit, die Gaszusammensetzung oder die Belüftung innerhalb dieser Kammer. Seit den primitiven Inkubatoren, die im alten Ägypten und China zum ersten Mal verwendet wurden, hat sich zwar viel getan, aber der Hauptzweck des Inkubators ist unverändert geblieben: die Schaffung einer stabilen, kontrollierten Umgebung für Forschung, Studium und Kultivierung.
Die frühesten InkubatorenBearbeiten
Die frühesten Inkubatoren wurden vor Tausenden von Jahren im alten Ägypten und China gefunden, wo sie zum Warmhalten von Hühnereiern verwendet wurden. Der Einsatz von Brutkästen revolutionierte die Nahrungsmittelproduktion, da die Küken aus den Eiern schlüpfen konnten, ohne dass eine Henne auf ihnen sitzen musste, so dass die Hühner mehr Eier in kürzerer Zeit legen konnten. Sowohl die frühen ägyptischen als auch die chinesischen Brutkästen waren im Wesentlichen große Räume, die durch Feuer beheizt wurden und in denen die Eier in regelmäßigen Abständen gewendet wurden, um eine gleichmäßige Wärmeverteilung zu gewährleisten.
Im 16. und 17. JahrhundertBearbeiten
Reaumur-Thermometer
Der Inkubator erhielt im 16. Jahrhundert eine Aktualisierung, als Jean Baptiste Porta sich auf das altägyptische Design stützte, um einen moderneren Eier-Inkubator zu entwickeln. Während er seine Arbeit aufgrund der spanischen Inquisition schließlich einstellen musste, nahm Rene-Antoine Ferchault de Reaumur die Herausforderung Mitte des 17. Reaumur wärmte seinen Inkubator mit einem Holzofen und überwachte die Temperatur mit dem Reaumur-Thermometer, einer weiteren seiner Erfindungen.
Im 19. JahrhundertBearbeiten
Im 19. Jahrhundert erkannten die Forscher schließlich, dass die Verwendung von Inkubatoren zu medizinischen Fortschritten beitragen konnte. Sie begannen zu experimentieren, um die ideale Umgebung für die Haltung von Zellkulturen zu finden. Diese frühen Inkubatoren bestanden aus einfachen Glockengläsern, in denen eine einzige Kerze brannte. Die Kulturen wurden in der Nähe der Flamme auf der Unterseite des Deckels platziert, und das gesamte Gefäß wurde in einen trockenen, beheizten Ofen gestellt.
Inkubator erfunden von Hess
Im späten 19. Jahrhundert erkannten Ärzte einen weiteren praktischen Nutzen für Inkubatoren: Sie hielten Frühgeborene oder schwache Säuglinge am Leben. Der erste Säuglingsinkubator, der in einem Pariser Frauenkrankenhaus eingesetzt wurde, wurde mit Petroleumlampen beheizt. Fünfzig Jahre später entwickelte Julius H. Hess, ein amerikanischer Arzt, der oft als Vater der Neonatologie angesehen wird, einen elektrischen Säuglingsinkubator, der den heute verwendeten Säuglingsinkubatoren sehr ähnlich ist.
Im 20. JahrhundertBearbeiten
Schüttelinkubator
Die nächste Innovation in der Inkubatortechnologie kam in den 1960er Jahren, als der CO2-Inkubator auf den Markt gebracht wurde. Die Nachfrage kam auf, als Ärzte erkannten, dass sie CO2-Inkubatoren zur Identifizierung und Untersuchung von Krankheitserregern in Körperflüssigkeiten von Patienten verwenden konnten. Zu diesem Zweck wurde eine Probe entnommen und in einer sterilen Schale in den Inkubator gestellt. Die Luft im Inkubator wurde auf 37 Grad Celsius gehalten, der gleichen Temperatur wie der menschliche Körper, und der Inkubator hielt die atmosphärischen Kohlendioxid- und Stickstoffwerte aufrecht, die zur Förderung des Zellwachstums notwendig waren.
Zu dieser Zeit begannen Inkubatoren auch in der Gentechnik eingesetzt zu werden. Wissenschaftler konnten mit Hilfe von Inkubatoren biologisch wichtige Proteine wie Insulin herstellen. Die gentechnische Veränderung konnte nun auf molekularer Ebene erfolgen und dazu beitragen, den Nährstoffgehalt und die Widerstandsfähigkeit von Obst und Gemüse gegen Schädlinge und Krankheiten zu verbessern.
HeuteBearbeiten
Inkubatoren erfüllen in einem wissenschaftlichen Labor eine Vielzahl von Funktionen. Inkubatoren halten im Allgemeinen eine konstante Temperatur aufrecht, oft sind jedoch zusätzliche Funktionen eingebaut. Viele Inkubatoren regeln auch die Luftfeuchtigkeit. Schüttelinkubatoren sorgen für Bewegung, um die Kulturen zu mischen. Gasbrutschränke regulieren die Gaszusammensetzung im Inneren. Einige Brutschränke verfügen über eine Vorrichtung zur Umwälzung der Luft in ihrem Inneren, um eine gleichmäßige Temperaturverteilung zu gewährleisten. Viele für den Laborgebrauch gebaute Brutschränke verfügen über eine redundante Stromquelle, um sicherzustellen, dass Stromausfälle die Experimente nicht stören. Inkubatoren werden in verschiedenen Größen hergestellt, von Tischmodellen bis hin zu Wärmestuben, die als Inkubatoren für eine große Anzahl von Proben dienen.