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什么是CO2培養(yǎng)箱?



二氧化碳培養(yǎng)箱是密封的,可控制氣候的盒子,用于生命科學實驗室以培養(yǎng)生物細胞培養(yǎng)物。他們必須保持與人體內(nèi)部相同的條件。

  • 7.4的pH中性
  • 98.6°F(37°攝氏度)
  • > 90%的相對濕度

這三個數(shù)字為生物細胞的生長創(chuàng)造了zui佳條件。

為什么培養(yǎng)箱中需要額外的二氧化碳?

人類zui舒適的二氧化碳水平為400ppm的(0.04%)或略高于400ppm的(0.04%),這就提出了一個問題,為什么用于組織培養(yǎng)的二氧化碳培養(yǎng)箱需要的二氧化碳水平為5-10%? 

為了在zui佳條件下培養(yǎng)細胞,它們生長的培養(yǎng)基需要保持在中性pH值(約pH 7)中下。通過添加額外的CO2,可以將細胞中的H 2 O變成碳酸(H 2 CO 3)緩沖液。H2O和CO2的組合產(chǎn)生碳酸氫鹽(HCO 3 - )和H2CO3,使pH值保持中性,因此已發(fā)現(xiàn)對生物細胞的生長影響zui小。

換句話說,通過以適當?shù)乃教砑宇~外的CO2,可以防止細胞內(nèi)的pH值變?yōu)閴A性或酸性,而這兩者都會抑制細胞的生長。

保持二氧化碳水平

使用精確的光學非分散紅外(NDIR)傳感器測量CO2培養(yǎng)箱內(nèi)的CO2水平。使用NDIR CO2傳感器時有兩個問題:

  1. 在高海拔環(huán)境中,必須根據(jù)大氣壓的變化調(diào)整傳感器讀數(shù)。
  2. 傳感器要防高濕度??諝庵械乃^多會導致CO2傳感器內(nèi)部凝結(jié),這會使傳感器無法工作。

保持濕度水平

雖然通常使用水盤來提高濕度,但是在打開和關(guān)閉門時,它會帶來污染和濕度不規(guī)則的潛在問題。因此,霧化器可與%RH傳感器一起用于提高濕度,以控制濕度。

消毒

二氧化碳培養(yǎng)箱內(nèi)部污染的風險主要圍繞真菌,病毒和細菌的交叉污染。這可以通過樣品之間的滅菌來控制。但是,重要的是,用熱或過熱水進行的滅菌不要直接與二氧化碳傳感器接觸。因此,CO2傳感器應以不受滅菌周期影響的方式集成到培養(yǎng)箱中。這可以通過解決

  • 培養(yǎng)箱外部的氣體采樣CO2傳感器(固定式或手持式)
  • 帶耐熱防潮不銹鋼罩的CO2傳感器

二氧化碳培養(yǎng)箱的局限性

越來越多的研究*域是二氧化碳培養(yǎng)箱與氧氣水平相關(guān)的局限性。常識會告訴我們,由于像人類細胞培養(yǎng)這樣的活組織在20.9%的充滿氧氣的空氣中壯成長,因此這應該是細胞培養(yǎng)箱內(nèi)所需的氧氣水平。由于環(huán)境空氣中的氧氣含量為20.9%,因此無需將CO2培養(yǎng)箱與外界空氣密封。 

問題在于,不同的活細胞培養(yǎng)物會在不同的氧氣水平下生長。例如,當  肺泡細胞暴露于20.9%的氧氣時,動脈血中的氧氣水平降至10.5-13%。許多器官在氧氣含量范圍為2%至8%的范圍內(nèi)正常運作。從邏輯上講,將每種細胞培養(yǎng)物暴露在相同的20.9%氧水平下會產(chǎn)生與暴露于體內(nèi)不同的環(huán)境,因此會改變細胞生長的結(jié)果。

為細胞培養(yǎng)物創(chuàng)造厭氧條件的需求包括廣泛的應用,包括器官組織的生長,癌癥診斷,基因組治療以及用于工業(yè),制藥和農(nóng)業(yè)科學的病毒和細菌研究。

為了應對這一挑戰(zhàn),科學家們不使用CO2培養(yǎng)箱,而是使用密封的手套箱和三氣CO2 / O 2 / N 2孵化。氧氣濃度由氮氣控制,并通過測量氧氣和二氧化碳間接測量。

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