محیط کشت به محیطی گفته میشود که در آن مواد لازم برای رشد و تکثیر سلول‌ها قرار دارد. محیط کشت به صورت جامد، مایع یا ژل است. این مایع شرایط مناسب را برای رشد و تکثیر سلولها فراهم میکند.محیط کشت کاربرد های زیادی دارد. عمده کاربرد آن در کارهای تحقیقاتی و برای بررسی میکروبها، سلولهای خود بدن و یا آزمون های بیولوژیکی است.

شرایط مورد نیاز برای رشد سلولی

شرایط مناسب برای رشد سلولی عبارتند از:

• مواد مغذی ضروری(اسیدهای آمینه، قندها، ویتامین ها، مواد معدنی)
• فاکتور رشد: ماده ایست که قابلیت تحریک سلول برای رشد را دارد.
• هورمون ها
• گازها(اکسیژن یا دی اکسید کربن)
• تنظیم محیط شیمیایی اطراف، تنظیم pH، فشار اسمزی و دما

آگار چیست و چه رابطه ای با محیط  کشت دارد؟

آگار ماده‌ای پلی ساکاریدی است که از نوعی جلبک قرمز دریایی تهیه می‌شود. این ماده در 95 درچه ذوب و در 43 درجه منعقد می‌شود. بدلیل اینکه دمای کشت بیشتر سلول‌ها و باکتری ‌ها در حدود 37 درجه سانتیگراد است، این ماده کاربرد بسیار زیادی در محیط ‌های کشت دارد.

انواع محیط کشت در آزمایشگاه های مواد شیمیایی

در یک دسته بندی کلی محیط‌های کشت را از نظر نحوه تهیه به سه گروه تقسیم بندی می‌کنند:

• محیط کشت مایع (Broth or Liquid Media) :
  •  این محیط‌ها فاقد آگار هستند و تن‌ها در فلاسک یا لوله آزمایش استفاده می‌شوند. مانند محیط کشت Nutrient Broth
• محیط کشت جامد (Solid Media) :
  • این محیط‌ها حاوی آگار هستند که بعد از سرد شدن منعقد می‌شود. از این محیط کشت‌ها درون لوله آزمایش یا پلیت استفاده می‌شود.  مانند محیط کشت TSI
• محیط کشت نیمه جامد(Semi Solid Media) :
  • این گونه محیط‌ها در ترکیب خود مقدار کمی آگار دارند و به طور کامل منعقد نمی‌شوند؛ به حالت نیمه جامد باقی می‌مانند. مانند محیط کشت SIM

کاربرد محیط کشت در آزمایشگاه های مواد شیمیایی

محیط کشت‌ها از نظر کاربرد و مواد تشکیل دهنده نیز به چند دسته تقسیم می‌شوند:

1. محیط کشت عمومی/پایه(General purpose media/ Basic media): این محیط دارای کمترین میزان مواد غذایی برای رشد باکتری ‌ها است. این محیط مبنای تهیه انواع محیط کشت است. این محیط از آنجایی که فاقد ماده ضد میکروب است، انواع و اقسام سلول‌ها و باکتری‌ها در آن رشد می‌کنند.
2. محیط کشت غنی کننده(Enriched medis): محیطی بسیار مقوی است که دارای انواع مواد مورد نیاز برای رشد سلول‌ها و باکتریهاست. این محیط برای رشد تعداد زیادی از سلول‌ها و باکتری ‌ها مناسب است.
3. محیط کشت انتخابی(Selective media): این محیط‌های کشت به صورت تشخیصی هستند. انواع مختلف این محیط ‌ها برای رشد سلول‌ها و باکتری ‌های خاصی مناسب هستند.
4. محیط کشت افتراقی(Differential/ indicator medium): این محیط ‌ها برای جدا و ایزوله کردن توع خاصی از سلول‌ها یا باکتری ‌ها مناسب هستند. این محیط ‌ها برای جدا کردن سلول‌ها قابل استفاده هستند.
5. محیط کشت کامل(Complete media): این محیط تمامی موارد مورد نیاز برای رشد باکتری ‌ها و سلول‌ها را داراست و مواد ضد میکروبی ندارد. این محیط ‌ها هیچگونه مهارکنند و اندیکاتور(شاخص) ندارند و با رشد باکتری ‌های مختلف روی آن‌ها هیچ تغییر رنگی مشاهده نمی‌شود.

آشنایی با محیط کشت مایع

محیط کشت مایع، حاوی هیچ‌گونه مواد جامد کننده مانند آگار یا ژلاتین نیست. محیط‌های مایع با نام آبگوشت یا براث نیز شناخته می‌شوند.  محیط مایع اغلب برای رشد فراوان میکروارگانیسم‌ها و مطالعات تخمیری استفاده می‌شود. این نوع محیط کشت اغلب برای رشد باکتری‌ها در لوله‌های آزمایش مناسب است و می‌تواند اطلاعاتی در رابطه با اکسیژن مورد نیاز باکتری‌های در حال رشد را نشان دهد.

تریپتیک سوی براث، براث کربوهیدرات فنل رد و  براث MR-VP از انواع محیط کشت مایع هستند.

ترکیبات محیط مایع چیست؟

یک محیط کشت مایع اغلب حاوی مواد زیر است.

• منبع کربن مانند گلوکز
• منبع اسیدهای آمینه و نیتروژن
• نمک های مختلف
• آب

pH مناسب برای رشد میکروارگانیسم‌ها در محیط کشت مایع چیست؟

محیط کشت مایع بیشتر در آزمایشگاه‌های میکروبی اغلب برای کشت باکتری‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. وجود مواد مغذی در محیط مایع از اهمیت زیادی برای کشت باکتری برخوردار است. اما نباید از تاثیر pH محیط نیز غافل شد.

آنزیم‌های موجود در باکتری‌ها تحت تأثیر تغییرات pH هستند. تغییر pH می‌تواند باعث دناتوره شدن و همچنین تغییر بارهای یونی روی مولکول شود. این امر باعث ازبین رفتن خواص کاتالیزوری آنزیم‌ها و توقف متابولیسم باکتری می‌شود.

اکثر باکتری‌ها در pH 6.5 تا ۷٫۰ pH رشد می‌‎کنند. این مقدار تقریباً خنثی است. اما برخی از باکتری‌ها می توانند در محیط‌های اسیدی با مقادیر pH کمتر از ۱٫۰ زندگی کنند. به همین دلیل میزان pH محیط مایع باید بر اساس نوع باکتری‌های مورد کشت صورت گیرد.

برخی از رایج‌ترین انواع محیط مایع

در ادامه به بررسی برخی از رایج‌ترین محیط کشت‌‌های مایع در آزمایشگاه خواهیم پرداخت.

۱. محیط کشت مایع نوترینت براث (Nutrient Broth)

نوترینت براث یکی از رایج‌ترین انواع محیط کشت مایع در آزمایشگاه است. این محیط کشت در بسیاری از روش های استاندارد تجزیه و تحلیل غذاها، محصولات لبنی و آب توصیه می‌شود.

Nutrient Broth همان فرمولاسیون Nutrient Agar را دارد. فقط آگار حذف شده است. این ماده از مخلوط تریپتون و عصاره گوشت ساخته شده است که به رشد میکروارگانیسم‌ها کمک می‌کند. کلرید سدیم نیز برای حفظ فشار اسمزی در ترکیبات این محیط کشت وجود دارد.

نوترینت براث را می توان با مواد دیگری مانند خون، سرم، قندها و غیره برای اهداف خاص غنی کرد.

۲. آبگوشت دکستروز آزید (Azide Dextrose Broth)

آبگوشت دکستروز آزید، یک محیط انتخابی است که برای تعیین کمیت انتروکوک‌ها در آب، غذا و سایر مواد مشکوک به آلودگی با فاضلاب استفاده می‌شود. وجود انتروکوک به عنوان شاخص آلودگی مدفوع استفاده می‌شود. این محیط کشت مایع حاوی مخلوطی از پپتون و گلوکز است. این مواد آزید دکستروز را بسیار مغذی می‌کنند. کلرید سدیم نیز تعادل اسمزی را حفظ می‌کند. گزینش پذیری در برابر ارگانیسم‌های گرم منفی نیز توسط سدیم آزید ایجاد می‌شود. بافر فسفات موجود در دکستروز آزید، به کنترل pH کمک می‌کند.

۳. محیط کشت مایع LBء(LB broth)

محیط کشت LB برای کشت غیرانتخابی سویه‌های E. coli ، تولید پلاسمید DNA و تولید پروتئین نوترکیب مناسب است.

فرمول محیط LB در سال ۱۹۵۱ در اولین مقاله Bertani منتشر شد. ۱ لیتر از این محیط کشت مایع، شامل ۱۰ گرم تریپتون، ۵ گرم عصاره مخمر و ۱۰ گرم کلرید سدیم است.

۴.براث تیوگلیکولات (Thioglycolate broth)

براث تیوگلیکولات یک محیط همه منظوره برای کشت بی هوازی، میکروآئروفیل و هوازی است. محیط کشت تیوگلیکولات براث برای تعیین نیاز اکسیژن میکروارگانیسم‌ها استفاده می‌شود. به این معنا که می‌توان از روی ویژگی‌های مختلف باکتری‌ها در این محیط کشت، هوازی یا بی‌هوازی بودن آن‌‌ها را مشخص کرد.

انواع محیط کشت جامد

از محیط های کشت جامد برای جداسازی باکتری ها به منظور کشت خالص و همچنین برای مطالعه ویژگی کلونی باکتری، شمارش باکتری و بررسی خصوصیات باکتری ها استفاده می‌کنند. برای تهیه محیط کشت جامد از ماده ایی به نام آگار استفاده می‌کنند. آگار یک عصاره ی پلی ساکاریدی از جلبک دریایی است که یک جامد ایده آل است چون از نظر باکتریولوژیک بی اثر است یعنی هیچ اثری بر رشد باکتری ها ندارد و همچنین در دمای ۳۷ درجه جامد و شفاف است و به علت وجود همین ماده محیط کشت به صورت جامد تهیه و نگه داری می‌شود.

انواع محیط کشت در آزمایشگاه میکروبیولوژی

در آزمایشگاه های میکروبیولوژی محیط های کشت گوناگونی استفاده می‌شوند که ما به تعدادی از پرکاربرد ترین آن ها اشاره می‌کنیم.

• آگار خون دار
• شکلات آگار
• نوترینت براث
• نوترینت آگار
• مک کانکی اگار
• کاتالاز تست اگار
• سیمون سیترات آگار
• ائوزین متیلن بلو
• مولر هینتون اگار
• TSI
• SIM و …

شرکت های عرضه کننده محیط کشت

بزرگترین شرکت تولید کننده انواع محیط کشت شرکت مرک آلمان است .

شرکت‌های خارجی مختلفی نیز محیط کشت تولید و عرضه می‌کنند. برخی از این شرکت‌های خارجی عبارتند از:

• BD
• Thermo Fisher Scientific
• Sigma-Aldrich
• Bio-Rad
• HiMedia
• Lonza

این شرکت‌ها محیط کشت‌هایی با کیفیت و استانداردهای جهانی تولید می‌کنند.

محیط کشت مناسب محیط آزمایشگاهی

انتخاب محیط کشت مناسب برای محیط آزمایشگاهی به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله:

• نوع میکروارگانیسمی که قرار است کشت شود: محیط کشت باید حاوی مواد مغذی مورد نیاز برای رشد آن میکروارگانیسم باشد.
• هدف از کشت: اگر هدف از کشت، شناسایی میکروارگانیسم است، باید از محیط کشتی استفاده شود که ویژگی‌های ظاهری میکروارگانیسم را به خوبی نشان دهد.
• شرایط محیطی مورد نیاز برای رشد میکروارگانیسم: برخی از میکروارگانیسم‌ها به شرایط محیطی خاصی، مانند pH، دما یا غلظت اکسیژن، نیاز دارند.

در محیط آزمایشگاهی، معمولاً از محیط کشت‌های آماده استفاده می‌شود که توسط شرکت‌های تولیدکننده محیط کشت تهیه می‌شوند. این محیط کشت‌ها در انواع جامد، مایع، پایه، غنی شده و انتخابی در دسترس هستند.

در ادامه، به برخی از محیط کشت‌های پرکاربرد در محیط آزمایشگاهی اشاره می‌کنیم:

• محیط کشت بلاد آگار (Blood Agar): این محیط کشت برای کشت باکتری‌ها و شناسایی آنها بر اساس واکنش آنها به خون استفاده می‌شود.
• محیط کشت مانیتول سالت آگار (Mannitol Salt Agar): این محیط کشت برای کشت باکتری‌های مقاوم به نمک استفاده می‌شود.
• محیط کشت مک کانکی آگار (MacConkey Agar): این محیط کشت برای کشت باکتری‌های لاکتوز مثبت استفاده می‌شود.
• محیط کشت EMB آگار (Eosin Methylene Blue Agar): این محیط کشت برای کشت باکتری‌های لاکتوز منفی استفاده می‌شود.
• محیط کشت TSA (Tryptic Soy Agar): این محیط کشت یک محیط کشت پایه است که برای کشت طیف وسیعی از میکروارگانیسم‌ها استفاده می‌شود.

علاوه بر محیط کشت‌های آماده، می‌توان محیط کشت‌ها را نیز به صورت دستی تهیه کرد. برای این کار، باید مواد مغذی مورد نیاز برای رشد میکروارگانیسم مورد نظر را به نسبت مناسب با هم ترکیب کنید. سپس، محیط را باید در دمای مناسب استریل کنید تا از رشد میکروارگانیسم‌های ناخواسته جلوگیری شود.

برای آماده‌سازی محیط کشت به صورت دستی، باید موارد زیر را در نظر داشته باشید:

• استفاده از مواد مغذی با کیفیت و استاندارد
• ترکیب مواد مغذی به نسبت مناسب
• استریل کردن محیط در دمای مناسب

رعایت این نکات، به تهیه محیط کشتی با کیفیت و مناسب برای رشد میکروارگانیسم‌ها کمک می‌کند.

نکات ایمنی استفاده از محیط کشت

محیط‌های کشت حاوی میکروارگانیسم‌های زنده هستند که می‌توانند برای انسان مضر باشند. بنابراین، هنگام استفاده از محیط‌های کشت، باید نکات ایمنی زیر را رعایت کنید:

• از دستکش، روپوش و عینک ایمنی استفاده کنید.
• محیط کشت را در محیطی تمیز و بهداشتی نگهداری کنید.
• از تماس محیط کشت با دهان، بینی و چشم خودداری کنید.
• در صورت تماس محیط کشت با پوست یا چشم، بلافاصله آن را با آب فراوان بشویید.
• محیط کشت‌های استفاده شده را در ظروف مخصوص زباله‌های بیولوژیکی قرار دهید.

در ادامه، به برخی از نکات ایمنی خاص در مورد استفاده از انواع مختلف محیط کشت اشاره می‌کنیم:

• محیط‌های کشت جامد: محیط‌های کشت جامد معمولاً حاوی آگار هستند که یک ماده ژلاتینی است. آگار می‌تواند باعث لغزش شود، بنابراین هنگام کار با محیط‌های کشت جامد باید احتیاط بیشتری کنید.
• محیط‌های کشت مایع: محیط‌های کشت مایع می‌توانند حاوی مواد خطرناک باشند، مانند آنتی‌بیوتیک‌ها یا مواد شیمیایی. هنگام کار با محیط‌های کشت مایع، باید از دستکش‌های مقاوم به مواد شیمیایی استفاده کنید.
• محیط‌های کشت انتخابی: محیط‌های کشت انتخابی حاوی موادی هستند که رشد برخی از میکروارگانیسم‌ها را مهار می‌کنند. هنگام کار با محیط‌های کشت انتخابی، باید مراقب باشید که این مواد به پوست یا چشم شما تماس پیدا نکنند.

رعایت نکات ایمنی هنگام استفاده از محیط‌های کشت، به حفظ سلامت شما کمک می‌کند.