什么是CO2培养箱?



二氧化碳培养箱是密封的,可控制气候的盒子,用于生命科学实验室以培养生物细胞培养物。他们必须保持与人体内部相同的条件。

  • 7.4的pH中性
  • 98.6°F(37°摄氏度)
  • > 90%的相对湿度

这三个数字为生物细胞的生长创造了**条件。

为什么培养箱中需要额外的二氧化碳?

人类**的二氧化碳水平为400ppm的(0.04%)或略高于400ppm的(0.04%),这就提出了一个问题,为什么用于组织培养的二氧化碳培养箱需要的二氧化碳水平为5-10%? 

为了在**条件下培养细胞,它们生长的培养基需要保持在中性pH值(约pH 7)中下。通过添加额外的CO2,可以将细胞中的H 2 O变成碳酸(H 2 CO 3)缓冲液。H2O和CO2的组合产生碳酸氢盐(HCO 3 - )和H2CO3,使pH值保持中性,因此已发现对生物细胞的生长影响最小。

换句话说,通过以适当的水平添加额外的CO2,可以防止细胞内的pH值变为碱性或酸性,而这两者都会抑制细胞的生长。

保持二氧化碳水平

使用精确的光学非分散红外(NDIR)传感器测量CO2培养箱内的CO2水平。使用NDIR CO2传感器时有两个问题:

  1. 在高海拔环境中,必须根据大气压的变化调整传感器读数。
  2. 传感器要防高湿度。空气中的水过多会导致CO2传感器内部凝结,这会使传感器无法工作。

保持湿度水平

虽然通常使用水盘来提高湿度,但是在打开和关闭门时,它会带来污染和湿度不规则的潜在问题。因此,雾化器可与%RH传感器一起用于提高湿度,以控制湿度。

消毒

二氧化碳培养箱内部污染的风险主要围绕真菌,病毒和细菌的交叉污染。这可以通过样品之间的灭菌来控制。但是,重要的是,用热或过热水进行的灭菌不要直接与二氧化碳传感器接触。因此,CO2传感器应以不受灭菌周期影响的方式集成到培养箱中。这可以通过解决

  • 培养箱外部的气体采样CO2传感器(固定式或手持式)
  • 带耐热防潮不锈钢罩的CO2传感器

二氧化碳培养箱的局限性

越来越多的研究领域是二氧化碳培养箱与氧气水平相关的局限性。常识会告诉我们,由于像人类细胞培养这样的活组织在20.9%的充满氧气的空气中壮成长,因此这应该是细胞培养箱内所需的氧气水平。由于环境空气中的氧气含量为20.9%,因此无需将CO2培养箱与外界空气密封。 

问题在于,不同的活细胞培养物会在不同的氧气水平下生长。例如,当  肺泡细胞暴露于20.9%的氧气时,动脉血中的氧气水平降至10.5-13%。许多器官在氧气含量范围为2%至8%的范围内正常运作。从逻辑上讲,将每种细胞培养物暴露在相同的20.9%氧水平下会产生与暴露于体内不同的环境,因此会改变细胞生长的结果。

为细胞培养物创造厌氧条件的需求包括广泛的应用,包括器官组织的生长,癌症诊断,基因组治疗以及用于工业,制药和农业科学的病毒和细菌研究。

为了应对这一挑战,科学家们不使用CO2培养箱,而是使用密封的手套箱和三气CO2 / O 2 / N 2孵化。氧气浓度由氮气控制,并通过测量氧气和二氧化碳间接测量。