了解二氧化碳培養箱的功能

為(wei) 什麽(me) 要使用二氧化碳培養(yang) 箱
氣體(ti) 是哺乳動物細胞培養(yang) 生存必需條件之一,所需氣體(ti) 主要有氧氣和二氧化碳。氧氣參與(yu) 三羧酸循環,產(chan) 生供給細胞生長增殖的能量和合成細胞生長所需用的各種成分。開放培養(yang) 時一般把細胞置於(yu) 95%空氣加5%二氧化碳混合氣體(ti) 環境中。CO2既是細胞代謝產(chan) 物，也是細胞所需成分，它主要與(yu) 維持培養(yang) 液的pH有直接關(guan) 係。動物細胞多數需要微堿性環境，pH為(wei) 7.2~7.4，以不超出6.8~7.6為(wei) 宜。在細胞培養(yang) 過程中，隨著CO2釋放量的增多，培養(yang) 基會(hui) 變酸，因此常在培養(yang) 基中加入NaHCO3（與(yu) CO2溶於(yu) 水後所形成的H2CO3構成一個(ge) 緩衝(chong) 對）來調節pH。NaHCO3具有釋放CO2的傾(qing) 向，加入CO2可以抑製這個(ge) 反應的進行。培養(yang) 箱中CO2濃度應與(yu) 培養(yang) 液中NaHCO3濃度相平衡，如果培養(yang) 箱中CO2濃度設定在5%，培養(yang) 液中NaHCO3的加入量應為(wei) 1.97 g/L；如果CO2濃度維持在10%，則NaHCO3的加入量應為(wei) 3.95 g/L。 控製二氧化碳濃度，這就是為(wei) 什麽(me) 二氧化碳培養(yang) 箱成為(wei) 細胞或組織體(ti) 外培養(yang) 環境*的重要原因。
如何實現二氧化碳濃度的控製
二氧化碳培養(yang) 箱常用熱導（TC）傳(chuan) 感器或紅外（IR）傳(chuan) 感器檢測箱體(ti) 內(nei) 二氧化碳濃度的變化。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。
（1）熱導（TC）傳(chuan) 感器 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，輸入CO2氣體(ti) 的低熱導率會(hui) 使腔內(nei) 空氣的熱導率發生變化，這樣就會(hui) 產(chan) 生一個(ge) 與(yu) CO2濃度直接成正比的電信號。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控製係統存在的缺點：1.TC控製係統檢測結果會(hui) 產(chan) 生漂移。2.重新校準的周期較長。3.箱內(nei) 溫度和相對濕度的改變會(hui) 影響傳(chuan) 感器的度。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。
（2）紅外（IR）傳(chuan) 感器 紅外傳(chuan) 感器（IR）係統包括一個(ge) 紅外發射器和一個(ge) 接收檢測器，當箱體(ti) 內(nei) 的CO2吸收了發射器發射的部分紅外線之後，接收檢測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。IR係統相比TC係統，穩定性更高，檢測結果無漂移，重新校準更快，因而價(jia) 格也會(hui) 有所上升。當前市場上出售的二氧化碳培養(yang) 箱常規配置的是TC係統，當然也有一些生產(chan) 製造商更為(wei) 注重CO2的濃度控製，出廠的所有二氧化碳培養(yang) 箱均標配IR係統。
但是也並不是所有的CO2濃度紅外傳(chuan) 感器的工作原理都是一樣的，基於(yu) 非發散性紅外線氣體(ti) 檢測原理的測量方法主要有3種：單光束單波長測量、雙光束雙波長測量和單光束雙波長測量。 單光束單波長測量，顧名思義(yi) ，這種CO2傳(chuan) 感器隻能提供單一波長的光線，由於(yu) 其穩定性極易受到諸如燈泡老化、灰塵汙染、溫度變化及光線發射特性變化等因素的影響，因而其測量的穩定性和精度都不夠準確。 雙光束雙波長測量，這種測量儀(yi) 器備有2個(ge) 光波通道，1個(ge) 探測器和2個(ge) 濾光鏡，與(yu) 單光束單波長測的儀(yi) 器比較，其精度和穩定性都有所提高，但在實際應用中，2個(ge) 光波通道受到的影響程度同樣也會(hui) 給這類測量儀(yi) 器帶來因非對稱影響而精度失準的問題。 單光束雙波長測量，保證了二氧化碳濃度控製的高精度性，避免了雙光束衰減幹擾不同步引起的誤差，也避免了單光束單波長探頭的不穩定性，好的保護了寶貴的培養(yang) 材料。
如何實現溫度的控製
維持培養(yang) 細胞旺盛生長,有恒定而適宜的溫度。不同種類的細胞對培養(yang) 溫度要求也不同，例如魚、昆蟲和兩(liang) 棲類細胞的適宜培養(yang) 溫度是25-28℃，哺乳動物細胞的適宜培養(yang) 溫度是35-37℃，發生轉化的細胞則適合在高於(yu) 40℃的條件下生長。人體(ti) 細胞培養(yang) 的標準溫度為(wei) 36.5℃±0.5℃,偏離這一溫度範圍,細胞的正常代謝會(hui) 受到影響,甚至死亡。保持培養(yang) 箱內(nei) 恒定的溫度是維持細胞健康生長重要因素。CO2培養(yang) 箱的溫度是通過電熱絲(si) 加熱的, 主要有水套式加熱和氣套式加熱兩(liang) 種加熱係統。
（1）水套式加熱 水套式加熱是通過一個(ge) 獨立的水套層包圍內(nei) 部的箱體(ti) 來維持溫度恒定的，其優(you) 點：水是一種很好的絕熱物質，當遇到斷電的時候，水套式係統就可以比較長時間的保持培養(yang) 箱內(nei) 的溫度準確性和穩定性，有利於(yu) 實驗環境不太穩定（如有用電限製或經常停電）的用戶選用。
（2）氣套式加熱 氣套式加熱是通過遍布箱體(ti) 氣套層內(nei) 的加熱器直接對內(nei) 箱體(ti) 進行加熱的，又叫六麵直接加熱。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) 取放樣的培養(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，還有潛在的汙染隱患）。