為什麽細胞培養需要在CO2培養箱中,經驗分享

 一般細胞培養(yang) 液的pH在7.0-7.4之間。由於(yu) 碳酸鹽pH緩衝(chong) 係統是一種生理pH緩衝(chong) 係統（它是人體(ti) 血液中最重要的pH緩衝(chong) 係統），所以大多數培養(yang) 液用它來保持穩定的pH。用粉末配製培養(yang) 液時，常常需要加入一定量的碳酸氫鈉。對大多數以碳酸鹽作為(wei) pH緩衝(chong) 係統的培養(yang) 液而言，以為(wei) 了維持穩定的pH，培養(yang) 箱中的二氧化碳需要維持在2-10%之間，以保持培養(yang) 液中溶解的二氧化碳的濃度。同時細胞培養(yang) 的器皿需要一定程度的透氣，以便於(yu) 氣體(ti) 的交換。

是不是采用其他pH緩衝(chong) 係統就不需要二氧化碳培養(yang) 箱了呢？人們(men) 發現由於(yu) 空氣中的二氧化碳濃度很低，如果細胞不在二氧化碳培養(yang) 箱中培養(yang) ，培養(yang) 液中的HCO3-會(hui) 被耗盡，這樣會(hui) 影響細胞的正常生長。所以大部分動物細胞的培養(yang) ，還是需要二氧化碳培養(yang) 箱。

在過去的數十年間，細胞生物學、分子生物學、藥理學等的研究領域都有了驚人的長足進步，同時，這些領域中的技術應用也不得不跟上“腳步"。雖然典型的生命科學實驗室設備有了很大的改變，但二氧化碳培養(yang) 箱依然是實驗室中的主要組成部分，其使用的最終目的都是維持和促使細胞和組織更好地生長。然而，隨著技術的進步，其功能和運作都變得越來越精確、可靠和方便。如今，二氧化碳培養(yang) 箱已成為(wei) 實驗室普遍使用的常規儀(yi) 器之一，已廣泛應用於(yu) 醫學、免疫學、遺傳(chuan) 學、微生物、農(nong) 業(ye) 科學、藥物學的研究和生產(chan) 。

CO2培養(yang) 箱是通過對周圍環境條件的控製製造出一個(ge) 能使細胞/組織更好地生長的環境，條件控製的結果就會(hui) 形成一個(ge) 穩定的條件：如恒定的酸堿度（pH值：7.2-7.4）、穩定的溫度（37°C）、較高的相對濕度（95％）、穩定的CO2水平（5％），這就是為(wei) 什麽(me) 上述領域的研究員如此熱衷於(yu) 使用方便穩定可靠的二氧化碳培養(yang) 箱。

此外，由於(yu) 增加了二氧化碳濃度控製，並且使用微控製器對培養(yang) 箱溫度進行精確控製，使生物細胞，組織等的培養(yang) 成功率、效率都得到改善。總之，二氧化碳培養(yang) 箱是普通電熱恒溫培養(yang) 箱不可替代的新型培養(yang) 箱。

使用者對二氧化碳培養(yang) 箱的選購最關(guan) 心的當然就是其可靠性、汙染物的控製和使用方便。CO2培養(yang) 箱主要控製模擬活體(ti) 內(nei) 環境相關(guan) 的3個(ge) 基本變量：穩定的CO2水平、溫度、相對濕度。要有穩定的培養(yang) 環境，就要考慮這三方麵的影響因素，選購時，就應該對這些“重中之重"有一定的了解才能選到適合自己的儀(yi) 器。但是，其它的一些方麵的“小"因素也不能忽略，因為(wei) 這些都會(hui) 影響儀(yi) 器的使用價(jia) 值和壽命。選購時，就應該從(cong) 各方麵的因素加以考慮。

溫度控製：

保持培養(yang) 箱內(nei) 恒定的溫度是維持細胞健康生長的重要因素。當選購二氧化碳培養(yang) 箱時，有兩(liang) 種類型的加熱結構可供選擇：氣套式加熱和水套式加熱。雖然這兩(liang) 種加熱係統都是精確和可靠的，但是它們(men) 都有著各自的優(you) 點和缺點。水套式培養(yang) 箱是通過一個(ge) 獨立的熱水間隔間包圍內(nei) 部的箱體(ti) 來維持溫度恒定的。熱水通過自然對流在箱體(ti) 內(nei) 循環流動，熱量通過輻射傳(chuan) 遞到箱體(ti) 內(nei) 部從(cong) 而保持了溫度的恒定。水套式設計有其優(you) 點：水是一種很好的絕熱物質，當遇到斷電的時候，水套式係統就能更可靠地長久保持培養(yang) 箱內(nei) 的溫度準確性和穩定性（維持溫度恒定的時間是氣套式係統的4-5倍）。如果您的實驗環境不太穩定（如有用電限製，或者經常停電）並需要保持長時間穩定的培養(yang) 條件，此時，水套式設計的二氧化碳培養(yang) 箱就是您好的選擇。而氣套式加熱係統是通過箱體(ti) 內(nei) 的加熱器直接對箱內(nei) 氣體(ti) 進行加熱的。氣套式設計在箱門頻繁開關(guan) 引起的溫度經常性改變的情況下能夠迅速恢複箱體(ti) 內(nei) 的溫度穩定。因此，氣套式與(yu) 水套式相比，具有加熱快，溫度的恢複比水套式培養(yang) 箱迅速的特點，特別有利於(yu) 短期培養(yang) 以及需要箱門頻繁開關(guan) 的培養(yang) 。此外，對於(yu) 使用者來說氣套式設計比水套式更簡單化（水套式需要對水箱進行加水、清空和清洗，並要經常監控水箱運作的情況）。在購買(mai) 氣套式培養(yang) 箱時，要注意的是：為(wei) 了不影響培養(yang) ，培養(yang) 箱還應該有一個(ge) 風扇以保證箱內(nei) 空氣的流通和循環，此裝置還有助於(yu) 箱內(nei) 溫度、CO2和相對濕度的迅速恢複。

此外，有些類型的二氧化碳培養(yang) 箱還具備外門及輔助加熱係統，這個(ge) 係統能加熱內(nei) 門，提供給細胞良好的濕度環境，保證細胞滲透壓維持平衡，且可有效防止形成冷凝水以保持培養(yang) 箱內(nei) 的濕度和溫度。如果您的培養(yang) 環境需要精確的控製，那麽(me) 這個(ge) 輔助係統則是不可少的。

CO2控製：

CO2 濃度探測可通過兩(liang) 種控製係統——紅外傳(chuan) 感器（IR）或熱傳(chuan) 導傳(chuan) 感器（TC）進行測量。當二氧化碳培養(yang) 箱的門被打開時，CO2從(cong) 箱體(ti) 內(nei) 漏出，此時傳(chuan) 感器就會(hui) 探測到CO2濃度的降低，並做出及時的反應，重新注入CO2使其恢複到原先預設的水平。熱傳(chuan) 導傳(chuan) 感器（TC）監控CO2濃度的工作原理是通過測量兩(liang) 個(ge) 電熱調節器（一個(ge) 調節器暴露於(yu) 箱體(ti) 環境內(nei) ，另一個(ge) 則是封閉的）之間的電阻變化來實現的。箱內(nei) CO2濃度的變化會(hui) 改變兩(liang) 個(ge) 電熱調節器間的電阻，從(cong) 而促使傳(chuan) 感器產(chan) 生反應以達到調節CO2水平的作用。TC控製係統的一個(ge) 缺點就是箱內(nei) 溫度和相對濕度的改變會(hui) 影響傳(chuan) 感器的精確度。當箱門被頻繁打開時，不僅(jin) CO2濃度，溫度和相對濕度也會(hui) 發生很大的波動，因而影響了TC傳(chuan) 感器的精度。當需要精確的培養(yang) 條件和頻繁開啟培養(yang) 箱門時，此控製係統就顯得不太適用了。紅外傳(chuan) 感器（IR）作為(wei) 另一個(ge) 可選擇的控製係統比TC係統具備更精確的CO2控製能力，它是通過一個(ge) 光學傳(chuan) 感器來檢測CO2水平的。IR係統包括一個(ge) 紅外發射器和一個(ge) 傳(chuan) 感器，當箱體(ti) 內(nei) 的CO2吸收了發射器發射的部分紅外線之後，傳(chuan) 感器就可以檢測出紅外線的減少量，而被吸收紅外線的量正好對應於(yu) 箱體(ti) 內(nei) CO2的水平，從(cong) 而可以得出箱體(ti) 內(nei) CO2的濃度。因為(wei) IR係統不會(hui) 因溫度和相對濕度的改變而受到影響，所以它比TC係統更精確，特別適用於(yu) 需要頻繁開啟培養(yang) 箱門的細胞培養(yang) 。然而，此係統比TC係統更貴，這時就要結合經費預算進行考慮了。

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