二氧化碳培養(yǎng)箱應(yīng)用技術(shù)淺談

二氧化碳培養(yǎng)箱是通過在培養(yǎng)箱箱體內(nèi)模擬形成一個(gè)類似細(xì)胞/組織在生物體內(nèi)的生長(zhǎng)環(huán)境，如穩(wěn)定的溫度（37°C）、穩(wěn)定的CO2水平（5%）、恒定的酸堿度（pH值：7.2-7.4）、較高的相對(duì)飽和濕度（95%），來對(duì)細(xì)胞/組織進(jìn)行體外培養(yǎng)的一種裝置。

應(yīng)用范圍

其廣泛應(yīng)用于細(xì)胞、組織培養(yǎng)和某些特殊微生物的培養(yǎng)，常見于細(xì)胞動(dòng)力學(xué)研究、哺乳動(dòng)物細(xì)胞分泌物的收集、各種物理、化學(xué)因素的致癌或毒理效應(yīng)、抗原的研究和生產(chǎn)、培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞生產(chǎn)抗體、體外授精（IVF）、干細(xì)胞、組織工程、藥物篩選等研究領(lǐng)域。

用戶要求

用戶對(duì)二氧化碳培養(yǎng)箱都有兩條最基本的要求：

一是要求二氧化碳培養(yǎng)箱能夠?qū)�溫度、二氧化碳濃度提供最精確穩(wěn)定的控制，以便于其研究工作的進(jìn)展；

二是要求二氧化碳培養(yǎng)箱能夠?qū)ε囵B(yǎng)箱內(nèi)的微生物污染進(jìn)行有效的防范，并且能夠定期消除污染，以保護(hù)研究成果，防止樣品損失。

微處理控制系統(tǒng)

微處理控制系統(tǒng)是維持培養(yǎng)箱內(nèi)溫度、濕度和CO2 濃度穩(wěn)態(tài)的操作系統(tǒng)。微處理控制系統(tǒng)和其它各種功能附件（如高低溫自動(dòng)調(diào)節(jié)和警報(bào)裝置、CO2警報(bào)裝置、密碼保護(hù)設(shè)置等）的運(yùn)用，使得二氧化碳培養(yǎng)箱的操作和控制都非常的簡(jiǎn)便。

如：帶有LCD液晶屏顯示 的PID 微處理器觸摸屏控制系統(tǒng)，它能嚴(yán)格控制氣體的濃度并將其損耗降至極低水平，以保證培養(yǎng)環(huán)境恒定不變，且能保證長(zhǎng)期培養(yǎng)過程中箱內(nèi)溫度精確，液晶顯示，可以做到圖形化過程監(jiān)控、干預(yù)事件記錄等。此外報(bào)警系統(tǒng)也是不可少，它能讓你及時(shí)知道培養(yǎng)箱出現(xiàn)的情況，并做出反應(yīng)，從而限度地降低了損失，保證實(shí)驗(yàn)的連續(xù)性。有些培養(yǎng)箱有聲/光報(bào)警裝置，溫度變化達(dá)±0.5℃，或CO2 濃度變化達(dá)±5%時(shí)，即會(huì)自動(dòng)報(bào)警；有些具有CO2 濃度異常報(bào)警顯示功能；有些具有低壓、斷電報(bào)警功能。這些裝置都是為了方便使用者，以減少繁瑣枯燥的實(shí)驗(yàn)過程而設(shè)計(jì)的。

加熱方式

氣套式加熱和水套式加熱，兩種加熱系統(tǒng)都是精確和可靠的，同時(shí)它們都有著各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

水套式加熱是通過一個(gè)獨(dú)立的水套層包圍內(nèi)部的箱體來維持溫度恒定的，其優(yōu)點(diǎn)：水是一種很好的絕熱物質(zhì)，當(dāng)遇到斷電的時(shí)候，水套式系統(tǒng)就可以比較長(zhǎng)時(shí)間的保持培養(yǎng)箱內(nèi)的溫度準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，有利于實(shí)驗(yàn)環(huán)境不太穩(wěn)定（如有用電限制或經(jīng)常停電）的用戶選用。

氣套式加熱是通過遍布箱體氣套層內(nèi)的加熱器直接對(duì)內(nèi)箱體進(jìn)行加熱的，又叫六面直接加熱。氣套式與水套式相比，具有加熱快，溫度的恢復(fù)比水套式培養(yǎng)箱迅速的特點(diǎn)，特別有利于短期培養(yǎng)以及需要箱門頻繁開關(guān)取放樣的培養(yǎng)。此外，對(duì)于使用者來說氣套式設(shè)計(jì)比水套式更簡(jiǎn)單化（水套式需要對(duì)水箱進(jìn)行加水、清空和清洗，并要經(jīng)常監(jiān)控水箱運(yùn)作的情況，還有潛在的污染隱患）。

二氧化碳濃度控制

二氧化碳濃度可以通過紅外傳感器（IR）或熱導(dǎo)傳感器（TC）進(jìn)行測(cè)量。兩種傳感器各有優(yōu)缺點(diǎn)。

熱導(dǎo)傳感器監(jiān)控CO2濃度的工作原理是基于對(duì)內(nèi)腔空氣熱導(dǎo)率的連續(xù)測(cè)量，輸入CO2氣體的低熱導(dǎo)率會(huì)使腔內(nèi)空氣的熱導(dǎo)率發(fā)生變化，這樣就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與CO2濃度直接成正比的電信號(hào)。

TC控制系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)就是箱內(nèi)溫度和相對(duì)濕度的改變會(huì)影響傳感器的精確度。當(dāng)箱門被頻繁打開時(shí)，不僅CO2濃度，溫度和相對(duì)濕度也會(huì)發(fā)生很大的波動(dòng)，因而影響了TC傳感器的精度。當(dāng)需要精確的培養(yǎng)條件和頻繁開啟培養(yǎng)箱門時(shí)，此控制系統(tǒng)就顯得不太適用了。

紅外傳感器（IR）它是通過一個(gè)光學(xué)傳感器來檢測(cè)CO2水平的。IR系統(tǒng)包括一個(gè)紅外發(fā)射器和一個(gè)傳感器，當(dāng)箱體內(nèi)的CO2吸收了發(fā)射器發(fā)射的部分紅外線之后，傳感器就可以檢測(cè)出紅外線的減少量，而被吸收紅外線的量正好對(duì)應(yīng)于箱體內(nèi)CO2的水平，從而可以得出箱體內(nèi)CO2的濃度。

相對(duì)濕度

箱內(nèi)濕度對(duì)于培養(yǎng)工作來說是一項(xiàng)非常重要然而又經(jīng)常被忽略的因素。維持足夠的濕度水平并且要有足夠快的濕度恢復(fù)速度（如在開關(guān)門后）才能保證不會(huì)由于過度干燥而導(dǎo)致培養(yǎng)失敗。

目前大多數(shù)的二氧化碳培養(yǎng)箱是通過增濕盤的蒸發(fā)作用產(chǎn)生濕氣的（其產(chǎn)生的相對(duì)濕度水平可達(dá)95%左右，但開門后濕度恢復(fù)速度很慢）。盡量選擇濕度蒸發(fā)面積大的培養(yǎng)箱，因?yàn)闈穸日舭l(fā)面積越大，越容易達(dá)到相對(duì)飽和濕度并且開關(guān)門后的濕度恢復(fù)的時(shí)間越短。

污染物的控制

二氧化碳培養(yǎng)箱的90℃濕熱滅菌循環(huán)通過了英國(guó)健康保護(hù)所（HPA）評(píng)估，證明這是一個(gè)使真菌、細(xì)菌孢子和營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞失活的有效方法。

污染是導(dǎo)致細(xì)胞培養(yǎng)失敗的一個(gè)主要因素，二氧化碳培養(yǎng)箱的制造商們?cè)O(shè)計(jì)了多種不同的裝置去減少和防止污染的發(fā)生，其主要途徑都是盡量減少微生物可以生長(zhǎng)的區(qū)域和表面，并結(jié)合自動(dòng)排除污染裝置來有效防止污染的產(chǎn)生。

例如，鑒于CO2培養(yǎng)箱在使用過程中有時(shí)會(huì)伴有霉菌生長(zhǎng)，為確保培養(yǎng)箱免受污染且保證儀器箱體內(nèi)的生物清潔性，有些公司開發(fā)設(shè)計(jì)了帶有紫外消毒功能的CO2培養(yǎng)箱；還有公司設(shè)計(jì)ULPA高效濾器能過濾培養(yǎng)箱內(nèi)空氣，可過濾除去99.97%的0.3um以上的顆粒；此外，90⁰C濕熱滅菌裝置可以殺死箱內(nèi)污染微生物，甚至芽孢等耐高溫微生物，這些裝置對(duì)于細(xì)胞培養(yǎng)來說是更有安全保障的。

使用注意事項(xiàng)

1. 儀器應(yīng)放置在平整的地面上，環(huán)境應(yīng)清潔整齊，干燥通風(fēng)；

2. 不可將流入氣體壓力調(diào)至過大，以免沖破管道；

3. 定期(至少每?jī)芍芤淮?，更換水盤內(nèi)的無菌蒸餾水或無菌去離子水。

4. 操作密碼設(shè)置需至少3人知道，以免遺忘密碼而無法開啟儀器；

5. 保持培養(yǎng)箱內(nèi)空氣干凈，并定期消毒；

6. 經(jīng)常注意箱內(nèi)蒸餾水槽中蒸餾水的量，以保持箱內(nèi)相對(duì)濕度，同時(shí)避免培養(yǎng)液蒸發(fā)；

7. 不適用于含有易揮發(fā)性化學(xué)溶劑，低濃度爆炸氣體和低著火點(diǎn)氣體的物品以及有毒物品的培養(yǎng)；

8. 正確地使用和注意儀器的保養(yǎng)，使其處于良好的工作狀態(tài)，可延長(zhǎng)儀器的使用壽命；

9. 如果二氧化碳培養(yǎng)箱長(zhǎng)時(shí)間不用，關(guān)閉前必須清除工作室內(nèi)水分，打開玻璃門通風(fēng)24小時(shí)后再關(guān)閉。

10. 二氧化碳培養(yǎng)箱不能倒置，同時(shí)一定不要抬箱門，以免門變形。