通常，細(xì)胞培養(yǎng)基的pH在7.0-7.4之間。由于碳酸鹽pH緩沖系統(tǒng)是生理pH緩沖系統(tǒng)（它是人體血液中重要的pH緩沖系統(tǒng)），大多數(shù)培養(yǎng)物都使用它來保持穩(wěn)定的pH。當(dāng)用粉末制備培養(yǎng)液時(shí)，通常需要添加一定量的碳酸氫鈉。對(duì)于大多數(shù)使用碳酸鹽作為pH緩沖系統(tǒng)的培養(yǎng)溶液，為了保持穩(wěn)定的pH，培養(yǎng)箱中的二氧化碳需要保持在2-10%之間，以保持培養(yǎng)溶液中溶解的二氧化碳的濃度。同時(shí)，用于細(xì)胞培養(yǎng)的容器需要一定程度的通風(fēng)，以促進(jìn)氣體交換。
是否可以在沒有二氧化碳培養(yǎng)箱的情況下使用其他pH緩沖系統(tǒng)？研究發(fā)現(xiàn)，由于空氣中二氧化碳濃度低，如果細(xì)胞不在二氧化碳培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，培養(yǎng)基中的HCO3-會(huì)耗盡，這會(huì)影響細(xì)胞的正常生長(zhǎng)。因此，大多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞仍然需要二氧化碳培養(yǎng)箱。 在過去的幾十年中，細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、藥理學(xué)等方面的研究取得了巨大的進(jìn)展。同時(shí)，這些技術(shù)應(yīng)用也必須跟上“步伐”。盡管典型的生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備發(fā)生了很大變化，但二氧化碳培養(yǎng)箱仍然是實(shí)驗(yàn)室的主要組成部分，其目的是維持和促進(jìn)細(xì)胞和組織的更好生長(zhǎng)。然而，隨著技術(shù)的進(jìn)步，其功能和操作變得越來越準(zhǔn)確、可靠和方便。今天，二氧化碳培養(yǎng)箱已成為實(shí)驗(yàn)室常用的常規(guī)儀器之一，并已被廣泛使用。它廣泛用于醫(yī)學(xué)、免疫學(xué)、遺傳學(xué)、微生物學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)和藥理學(xué)的研究和生產(chǎn)。
CO2培養(yǎng)箱旨在通過控制周圍環(huán)境條件，創(chuàng)造一個(gè)能夠使細(xì)胞/組織更好生長(zhǎng)的環(huán)境。條件控制的結(jié)果將形成一個(gè)穩(wěn)定的條件：例如恒定的pH（pH:7.2-7.4）、穩(wěn)定的溫度（37°C）、高相對(duì)濕度（95%）和穩(wěn)定的CO2水平（5%），這就是為什么上述領(lǐng)域的研究人員如此熱衷于使用方便、穩(wěn)定和可靠的二氧化碳培養(yǎng)箱。
此外，由于增加了二氧化碳濃度控制和使用微控制器精確控制培養(yǎng)箱的溫度，生物細(xì)胞和組織培養(yǎng)的成功率和效率得到了提高。簡(jiǎn)而言之，二氧化碳培養(yǎng)箱是一種普通電動(dòng)恒溫培養(yǎng)箱無法替代的新型培養(yǎng)箱。
當(dāng)然，用戶關(guān)心二氧化碳培養(yǎng)箱的可靠性、污染控制和便利性。CO2培養(yǎng)箱主要控制與模擬生活環(huán)境相關(guān)的三個(gè)基本變量：穩(wěn)定的CO2水平、溫度和相對(duì)濕度。為了有一個(gè)穩(wěn)定的栽培環(huán)境，我們應(yīng)該考慮這三個(gè)因素。在選擇和購(gòu)買時(shí)，我們應(yīng)該對(duì)這些“首要任務(wù)”有一定的了解，以選擇合適的工具。然而，其他“小”因素也不容忽視，因?yàn)檫@些因素會(huì)影響儀器的使用價(jià)值和壽命。在選擇和購(gòu)買時(shí)，我們應(yīng)該考慮各種因素。
溫度控制：
在培養(yǎng)箱中保持恒定的溫度是保持細(xì)胞健康生長(zhǎng)的重要因素。購(gòu)買二氧化碳培養(yǎng)箱時(shí)，有兩種加熱結(jié)構(gòu)可供選擇：空氣夾套加熱和水夾套加熱。雖然這兩種供暖系統(tǒng)都準(zhǔn)確可靠，但它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。水套培養(yǎng)箱通過內(nèi)部水箱周圍的獨(dú)立熱水室保持恒定溫度。熱水通過自然對(duì)流在箱內(nèi)循環(huán)，熱量通過輻射傳遞到箱內(nèi)，從而保持溫度恒定。水套設(shè)計(jì)有其優(yōu)點(diǎn)：水是一種很好的隔熱材料。當(dāng)電源切斷時(shí)，水套系統(tǒng)可以更可靠地長(zhǎng)期保持培養(yǎng)箱內(nèi)的溫度精度和穩(wěn)定性（保持恒溫的時(shí)間是水套系統(tǒng)的4-5倍）。如果您的實(shí)驗(yàn)環(huán)境不穩(wěn)定（如電力供應(yīng)有限或頻繁停電），并且您需要長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的培養(yǎng)條件，那么采用水套設(shè)計(jì)的二氧化碳培養(yǎng)箱是您的好選擇。氣體夾套加熱系統(tǒng)通過儲(chǔ)罐中的加熱器直接加熱儲(chǔ)罐中的氣體。在頻繁打開和關(guān)閉箱門導(dǎo)致溫度頻繁變化的情況下，空氣夾套設(shè)計(jì)可以快速恢復(fù)箱內(nèi)的溫度穩(wěn)定性。因此，與水套式相比，水套式培養(yǎng)箱具有加熱更快、溫度恢復(fù)更快的特點(diǎn)，這對(duì)需要頻繁打開和關(guān)閉門的短期栽培和栽培特別有利。此外，對(duì)于用戶來說，水套設(shè)計(jì)比水套設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單（水套類型需要加水、清空和清潔水箱，并經(jīng)常監(jiān)測(cè)水箱的運(yùn)行）。在購(gòu)買空氣套筒培養(yǎng)箱時(shí)，需要注意的是，為了不影響培養(yǎng)，培養(yǎng)箱還應(yīng)配備風(fēng)扇，以確保培養(yǎng)箱內(nèi)空氣的循環(huán)和循環(huán)。該設(shè)備也有助于快速恢復(fù)培養(yǎng)箱中的溫度、CO2和相對(duì)濕度。
此外，一些類型的二氧化碳培養(yǎng)箱還具有外門和輔助加熱系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以加熱內(nèi)部門，為細(xì)胞提供良好的濕度環(huán)境，確保細(xì)胞滲透壓的平衡，并有效防止冷凝物的形成，以保持培養(yǎng)箱內(nèi)的濕度和溫度。如果您的訓(xùn)練環(huán)境需要精確控制，則此輔助系統(tǒng)至關(guān)重要。
CO2控制：
CO2濃度檢測(cè)可以通過兩個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量——紅外傳感器（IR）或熱導(dǎo)率傳感器（TC）。當(dāng)二氧化碳培養(yǎng)箱的門打開時(shí)，CO2會(huì)從培養(yǎng)箱中泄漏出來。此時(shí)，傳感器將檢測(cè)到CO2濃度的降低并做出及時(shí)響應(yīng)，并再次注入CO2以將其恢復(fù)到原始預(yù)設(shè)水平。用于監(jiān)測(cè)CO2濃度的導(dǎo)熱傳感器（TC）的工作原理通過測(cè)量?jī)蓚€(gè)電動(dòng)調(diào)節(jié)器（一個(gè)暴露于機(jī)柜環(huán)境，另一個(gè)關(guān)閉）之間的電阻變化來實(shí)現(xiàn)。儲(chǔ)罐中CO2濃度的變化將改變兩個(gè)電熱調(diào)節(jié)器之間的電阻，從而促使傳感器做出反應(yīng)以調(diào)節(jié)CO2水平。TC控制系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)是箱內(nèi)溫度和相對(duì)濕度的變化會(huì)影響傳感器的精度。當(dāng)油箱門頻繁打開時(shí)，不僅CO2濃度、溫度和相對(duì)濕度也會(huì)大幅波動(dòng)，從而影響TC傳感器的精度。當(dāng)需要精確的培養(yǎng)條件和頻繁打開培養(yǎng)箱門時(shí)，該控制系統(tǒng)不適用。作為另一種可選的控制系統(tǒng)，紅外傳感器（IR）比TC系統(tǒng)具有更精確的CO2控制能力。它通過光學(xué)傳感器檢測(cè)二氧化碳水平。紅外系統(tǒng)包括紅外發(fā)射器和傳感器。當(dāng)罐中的CO2吸收由發(fā)射器發(fā)射的部分紅外線時(shí)，傳感器可以檢測(cè)到紅外線的減少，并且吸收的紅外線的量對(duì)應(yīng)于罐中CO2的水平，從而可以獲得罐中CO2濃度。因?yàn)镮R系統(tǒng)不會(huì)受到溫度和相對(duì)濕度變化的影響，所以它比TC系統(tǒng)更準(zhǔn)確，特別適用于需要頻繁打開培養(yǎng)箱門的細(xì)胞培養(yǎng)。然而，該系統(tǒng)比TC系統(tǒng)更昂貴，因此應(yīng)結(jié)合預(yù)算進(jìn)行考慮。
相對(duì)濕度控制：
培養(yǎng)箱中相對(duì)濕度的控制非常重要。保持足夠的濕度水平可以確保培養(yǎng)不會(huì)因過度干燥而失敗。大型二氧化碳培養(yǎng)箱使用蒸汽發(fā)生器或噴霧器來控制相對(duì)濕度水平，而大多數(shù)中小型培養(yǎng)箱通過濕度控制面板的蒸發(fā)產(chǎn)生水分（產(chǎn)生的相對(duì)濕度水平可以達(dá)到95-98%）。有些培養(yǎng)箱有一個(gè)儲(chǔ)濕器，可以保持加熱控制面板上的水分，從而提高蒸發(fā)。該水庫(kù)可將相對(duì)濕度水平提高97-98%。然而，這個(gè)系統(tǒng)也更加復(fù)雜。由于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的增加，在使用過程中也會(huì)出現(xiàn)一些不可預(yù)測(cè)的問題。
微處理控制系統(tǒng)：
每個(gè)用戶都希望所使用的儀器能夠方便易用。微處理器控制系統(tǒng)和其他功能附件（如高溫自動(dòng)調(diào)節(jié)和報(bào)警裝置、CO2報(bào)警裝置、密碼保護(hù)設(shè)置、自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)等）的應(yīng)用使得二氧化碳培養(yǎng)箱的操作和控制非常簡(jiǎn)單。微處理控制系統(tǒng)是一個(gè)操作系統(tǒng)，用于保持培養(yǎng)箱中穩(wěn)定的溫度、濕度和CO2濃度。例如，PIC微處理器控制系統(tǒng)可以嚴(yán)格控制氣體的濃度，并將其損失降低到非常低的水平，以確保培養(yǎng)環(huán)境恒定，并可以確保在長(zhǎng)期培養(yǎng)過程中，箱內(nèi)的溫度是準(zhǔn)確的，具有LED顯示屏，并可以設(shè)置和校正溫度和CO2濃度。盡管不同的微處理系統(tǒng)有不同的名稱，但它們的原理和控制效果并沒有太大差異。購(gòu)買時(shí)不要太注意他們名字的差異。關(guān)鍵是使用方便、操作簡(jiǎn)單，并能夠達(dá)到所需的控制精度。
此外，我認(rèn)為報(bào)警系統(tǒng)也是不可少的。它可以讓你及時(shí)了解培養(yǎng)箱的情況并做出反應(yīng)，從而大大減少損失，確保實(shí)驗(yàn)的連續(xù)性。一些孵化器配有聲光報(bào)警裝置。當(dāng)溫度變化到±0.5℃或CO2濃度變化到±5時(shí)，自動(dòng)報(bào)警；有的具有CO2濃度異常報(bào)警顯示功能。這些設(shè)備旨在方便用戶并減少繁瑣的實(shí)驗(yàn)過程。
污染物控制：
污染是導(dǎo)致細(xì)胞培養(yǎng)失敗的主要因素。因此，二氧化碳培養(yǎng)箱的制造商設(shè)計(jì)了各種不同的設(shè)備，以減少和防止污染的發(fā)生。主要方法是盡量減少微生物可以生長(zhǎng)的區(qū)域和表面，并與自動(dòng)污染清除裝置相結(jié)合，以有效防止污染的產(chǎn)生。例如，鑒于CO2培養(yǎng)箱在使用過程中有時(shí)會(huì)伴隨霉菌生長(zhǎng)，一些公司開發(fā)并設(shè)計(jì)了具有紫外線清潔功能的增強(qiáng)型CO2培養(yǎng)箱，以確保培養(yǎng)箱不受污染，并保持儀器箱的生物清潔度；還有該公司設(shè)計(jì)的特殊銅殼HEPA過濾器，可以過濾培養(yǎng)箱中的空氣，過濾去除0.3um以上的99.97個(gè)顆粒，并在過濾過程中有效殺死過濾器中堵塞的微生物顆粒；此外，自動(dòng)殺菌裝置可使箱內(nèi)溫度達(dá)到90℃，以殺滅被污染的微生物。當(dāng)它與HEPA系統(tǒng)相結(jié)合時(shí)，可以大大減少污染。這些設(shè)備對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)至關(guān)重要，但應(yīng)該選擇什么樣的清潔設(shè)備？當(dāng)然，功能越多越好，但價(jià)格也會(huì)上漲。如果資金有限，你只能選擇更便宜的。這時(shí)，你應(yīng)該同時(shí)使用一些消毒劑和消毒劑。頻繁的消毒殺菌也能達(dá)到你的儀器的效果，只是有點(diǎn)麻煩?？傊瑹o論您選擇什么設(shè)備，都應(yīng)始終保持培養(yǎng)箱清潔并定期清潔，以增加儀器的使用壽命，使實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，并確保結(jié)果的可靠性。
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