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        為什么細(xì)胞培養(yǎng)需要二氧化碳培養(yǎng)箱

        發(fā)布時間:2024-09-25
        細(xì)胞的培養(yǎng)為什么需要二氧化碳培養(yǎng)箱?一般細(xì)胞培養(yǎng)液的ph在7.0-7.4之間,由于碳酸鹽ph緩沖系統(tǒng)是人體血液中重要的ph緩沖系統(tǒng),所以大多數(shù)培養(yǎng)液用它來保持穩(wěn)定的ph。用粉末配制培養(yǎng)液時,常常需要加入一定量的碳酸氫鈉。對大多數(shù)以碳酸鹽作為ph緩沖系統(tǒng)的培養(yǎng)液而言,為了維持穩(wěn)定的ph,培養(yǎng)箱中的二氧化碳需要維持在4-12%之間,以保持培養(yǎng)液中溶解的二氧化碳的濃度。同時細(xì)胞培養(yǎng)的器皿需要一定程度的透氣,以便于氣體的交換。
        那么采用其他ph緩沖系統(tǒng)是不是就不需要二氧化碳培養(yǎng)箱了呢?人們發(fā)現(xiàn)由于空氣中的二氧化碳濃度很低,如果細(xì)胞不在二氧化碳培養(yǎng)箱中培養(yǎng),培養(yǎng)液中的碳酸氫根會被耗盡,這樣會影響細(xì)胞的正常生長。所以大部分動物細(xì)胞的培養(yǎng),都是需要二氧化碳培養(yǎng)箱的。
        在過去數(shù)十年間,分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、藥理學(xué)等的研究領(lǐng)域都有了驚人的發(fā)展和進(jìn)步,同時,這些領(lǐng)域中的技術(shù)應(yīng)用也不得不跟上“腳步。雖然典型的生命科學(xué)實驗室設(shè)備有了很大的改變,但二氧化碳培養(yǎng)箱依舊是實驗室中的主要組成部分,其使用的目的都是維持和促使細(xì)胞組織更好地生長。然而,隨著技術(shù)的進(jìn)步,其功能和運(yùn)作都變得越來越精確、可靠和方便。如今,二氧化碳培養(yǎng)箱已成為實驗室普遍使用的常規(guī)儀器之一,已廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、免疫學(xué)、遺傳學(xué)、微生物、農(nóng)業(yè)科學(xué)、藥物學(xué)的研究和生產(chǎn)。
        co2培養(yǎng)箱是通過對周圍環(huán)境條件的控制制造出一個能使細(xì)胞/組織更好地生長的環(huán)境,條件控制的結(jié)果就會形成一個穩(wěn)定的條件:如恒定的酸堿度(ph值:8.6-8.8)、穩(wěn)定的溫度(39°c)、較高的相對濕度(90%)、穩(wěn)定的co2水平(8%),這就是為什么諸多領(lǐng)域的研究員如此熱衷于使用方便穩(wěn)定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,并且使用微控制器對培養(yǎng)箱溫度進(jìn)行精確控制,使生物細(xì)胞,組織等的培養(yǎng)成功率、效率都得到改善??傊?,二氧化碳培養(yǎng)箱是普通的電熱恒溫培養(yǎng)箱不可替代的新型培養(yǎng)箱。
        使用者對二氧化碳培養(yǎng)箱的選購關(guān)心的當(dāng)然就是其可靠性、污染物的控制和使用方便。co2培養(yǎng)箱主要控制模擬活體內(nèi)環(huán)境相關(guān)的3個基本變量:穩(wěn)定的co2水平、溫度、相對濕度。要有穩(wěn)定的培養(yǎng)環(huán)境,就要考慮這三方面的影響因素,選購時,就應(yīng)該對這些“重中之重有一定的了解才能選到適合自己的儀器。但是,其它的一些方面的“小因素也不能忽略,因為這些都會影響儀器的使用價值和壽命。選購時,就應(yīng)該從各方面的因素加以考慮。
        溫度控制:
        保持培養(yǎng)箱內(nèi)恒定的溫度是維持細(xì)胞健康生長的重要因素。當(dāng)選購二氧化碳培養(yǎng)箱時,有兩種類型的加熱結(jié)構(gòu)可供選擇:氣套式加熱和水套式加熱。雖然這兩種加熱系統(tǒng)都是精確和可靠的,但是它們都有著各自的優(yōu)點和缺點。水套式培養(yǎng)箱是通過一個獨立的熱水間隔間包圍內(nèi)部的箱體來維持溫度恒定的。熱水通過自然對流在箱體內(nèi)循環(huán)流動,熱量通過輻射傳遞到箱體內(nèi)部從而保持了溫度的恒定。*的水套式設(shè)計有其優(yōu)點:水是一種很好的絕熱物質(zhì),當(dāng)遇到斷電的時候,水套式系統(tǒng)就能更可靠地長久保持培養(yǎng)箱內(nèi)的溫度準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性(維持溫度恒定的時間是氣套式系統(tǒng)的4-5倍)。如果您的實驗環(huán)境不太穩(wěn)定(如有用電限制,或者經(jīng)常停電)并需要保持長時間穩(wěn)定的培養(yǎng)條件,此時,水套式設(shè)計的二氧化碳培養(yǎng)箱就是您較好的選擇。而氣套式加熱系統(tǒng)是通過箱體內(nèi)的加熱器直接對箱內(nèi)氣體進(jìn)行加熱的。氣套式設(shè)計在箱門頻繁開關(guān)引起的溫度經(jīng)常性改變的情況下能夠迅速恢復(fù)箱體內(nèi)的溫度穩(wěn)定。因此,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,特別有利于短期培養(yǎng)以及需要箱門頻繁開關(guān)的培養(yǎng)。
        此外,有些類型的二氧化碳培養(yǎng)箱還具備外門及輔助加熱系統(tǒng),這個系統(tǒng)能加熱內(nèi)門,提供給細(xì)胞良好的濕度環(huán)境,保證細(xì)胞滲透壓維持平衡,且可有效防止形成冷凝水以保持培養(yǎng)箱內(nèi)的濕度和溫度。如果您的培養(yǎng)環(huán)境需要精確的控制,那么這個輔助系統(tǒng)則是*的。
        co2控制:
        co2濃度探測可通過兩種控制系統(tǒng)——紅外傳感器(ir)或熱傳導(dǎo)傳感器(tc)進(jìn)行測量。當(dāng)二氧化碳培養(yǎng)箱的門被打開時,co2從箱體內(nèi)漏出,此時傳感器就會探測到co2濃度的降低,并做出及時的反應(yīng),重新注入co2使其恢復(fù)到原先預(yù)設(shè)的水平。熱傳導(dǎo)傳感器監(jiān)控co2濃度的工作原理是通過測量兩個電熱調(diào)節(jié)器之間的電阻變化來實現(xiàn)的。箱內(nèi)co2濃度的變化會改變兩個電熱調(diào)節(jié)器間的電阻,從而促使傳感器產(chǎn)生反應(yīng)以達(dá)到調(diào)節(jié)co2水平的作用。tc控制系統(tǒng)的一個缺點就是箱內(nèi)溫度和相對濕度的改變會影響傳感器的精確度。當(dāng)箱門被頻繁打開時,不僅co2濃度,溫度和相對濕度也會發(fā)生很大的波動,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,此控制系統(tǒng)就顯得不太適用了。紅外傳感器作為另一個可選擇的控制系統(tǒng)比tc系統(tǒng)具備更精確的co2控制能力,它是通過一個光學(xué)傳感器來檢測co2水平的。ir系統(tǒng)包括一個紅外發(fā)射器和一個傳感器,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,傳感器就可以檢測出紅外線的減少量,而被吸收紅外線的量正好對應(yīng)于箱體內(nèi)co2的水平,從而可以得出箱體內(nèi)co2的濃度。因為ir系統(tǒng)不會因溫度和相對濕度的改變而受到影響,所以它比tc系統(tǒng)更精確,特別適用于需要頻繁開啟培養(yǎng)箱門的細(xì)胞培養(yǎng)。
        相對濕度控制:
        培養(yǎng)箱內(nèi)相對濕度的控制是非常重要的,維持足夠的濕度水平才能保證不會由于過度干燥而導(dǎo)致培養(yǎng)失敗。大型的二氧化碳培養(yǎng)箱是用蒸汽發(fā)生器或噴霧器來控制相對濕度水平的,而大多數(shù)中、小型培養(yǎng)箱則是通過濕度控制面板的蒸發(fā)作用產(chǎn)生濕氣的(其產(chǎn)生的相對濕度水平可達(dá)95-98%)。一些培養(yǎng)箱有一個能在加熱的控制面板上保持水份的濕度蓄水池,這樣可以增強(qiáng)蒸發(fā)作用,此蓄水池能增加相對濕度水平達(dá)97-98%。但是,這個系統(tǒng)也更復(fù)雜,由于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的增加一些難以預(yù)料的問題也會在使用過程中出現(xiàn)。
        微處理控制系統(tǒng):
        每一個使用者都希望所用的儀器能夠方便好用,微處理控制系統(tǒng)和其它各種功能附件(如高溫自動調(diào)節(jié)和警報裝置、co2警報裝置、密碼保護(hù)設(shè)置、自動校準(zhǔn)系統(tǒng)等等)的運(yùn)用,就使得二氧化碳培養(yǎng)箱的操作和控制都非常的簡便。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)。例如pic微處理器控制系統(tǒng),它能嚴(yán)格控制氣體的濃度并將其損耗降*低水平,以保證培養(yǎng)環(huán)境恒定不變,且能保證長期培養(yǎng)過程中箱內(nèi)溫度精確,并有l(wèi)ed顯示,可設(shè)置、校正溫度和co2濃度。不同的微處理系統(tǒng)雖然名字不相同,但是其原理與控制效果則無甚區(qū)別,選購時不必太在意它們名字上的區(qū)別,關(guān)鍵是要自己覺得使用起來方便,容易操作,而且要能夠達(dá)到所需的控制精度。
        此外,我想一個報警系統(tǒng)也是不可少的吧,它能讓你及時知道培養(yǎng)箱出現(xiàn)的情況,并做出反應(yīng),從而很大限度地降低了損失,保證實驗的連續(xù)性。有些培養(yǎng)箱有聲/光報警裝置,溫度變化達(dá)±0.5℃,或co2濃度變化達(dá)±5時,即會自動報警;有些具有co2濃度異常報警顯示功能。這些裝置都是為了方便使用者,以減少繁瑣枯燥的實驗過程而設(shè)計的。
        二氧化碳培養(yǎng)箱的使用注意事項:
        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. 儀器使用前,各控制開關(guān)均應(yīng)處于非工作狀態(tài);
        3. 不可將流入氣體壓力調(diào)至過大,以免沖破管道及損傷探測器;
        4. 關(guān)好培養(yǎng)箱的門,以免氣體外泄,影響試驗效果;
        5. 每次停機(jī)前,各控制開關(guān)均應(yīng)處于非工作狀態(tài)才切斷電源;
        6.鋼瓶氣體需純凈達(dá)標(biāo),以免損傷儀器;
        7. 保持培養(yǎng)箱內(nèi)空氣干凈,并定期消毒;
        8. 經(jīng)常注意箱內(nèi)蒸餾水槽中蒸餾水的量,以保持箱內(nèi)相對濕度,同時避免培養(yǎng)液蒸發(fā);
        9. 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氣體的物品以及有毒物品的培養(yǎng)。
        10. 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),可延長儀器的使用壽命;
        11. 制冷系統(tǒng)停止工作后,用軟布擦凈工作腔和玻璃觀察窗;
        12.儀器在連續(xù)工作期間,每三個月應(yīng)做一次定期檢查;檢查是否有水滴,污物等落入電機(jī)和外露的制冷元件上;清理壓縮機(jī),冷凝器上的灰塵和污物;檢查保險絲,控制元件及緊固螺釘;
        13. 儀器經(jīng)長期使用,自然磨損屬正?,F(xiàn)象,應(yīng)聯(lián)系廠家進(jìn)行維修。
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