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二氧化碳培养箱是如何应用在细胞培养中的?

来源:公司新闻    更新时间:2023-01-31    浏览:662次
    通常,细胞培养基的pH在7.0-7.4之间。由于碳酸盐pH缓冲系统是生理pH缓冲系统(它是人体血液中重要的pH缓冲系统),大多数培养物都使用它来保持稳定的pH。当用粉末制备培养液时,通常需要添加一定量的碳酸氢钠。对于大多数使用碳酸盐作为pH缓冲系统的培养溶液,为了保持稳定的pH,培养箱中的二氧化碳需要保持在2-10%之间,以保持培养溶液中溶解的二氧化碳的浓度。同时,用于细胞培养的容器需要一定程度的通风,以促进气体交换。
  是否可以在没有二氧化碳培养箱的情况下使用其他pH缓冲系统?研究发现,由于空气中二氧化碳浓度低,如果细胞不在二氧化碳培养箱中培养,培养基中的HCO3-会耗尽,这会影响细胞的正常生长。因此,大多数动物细胞仍然需要二氧化碳培养箱。
  在过去的几十年中,细胞生物学、分子生物学、药理学等方面的研究取得了巨大的进展。同时,这些技术应用也必须跟上“步伐”。尽管典型的生命科学实验室设备发生了很大变化,但二氧化碳培养箱仍然是实验室的主要组成部分,其目的是维持和促进细胞和组织的更好生长。然而,随着技术的进步,其功能和操作变得越来越准确、可靠和方便。今天,二氧化碳培养箱已成为实验室常用的常规仪器之一,并已被广泛使用。它广泛用于医学、免疫学、遗传学、微生物学、农业科学和药理学的研究和生产。
  CO2培养箱旨在通过控制周围环境条件,创造一个能够使细胞/组织更好生长的环境。条件控制的结果将形成一个稳定的条件:例如恒定的pH(pH:7.2-7.4)、稳定的温度(37°C)、高相对湿度(95%)和稳定的CO2水平(5%),这就是为什么上述领域的研究人员如此热衷于使用方便、稳定和可靠的二氧化碳培养箱。
  此外,由于增加了二氧化碳浓度控制和使用微控制器精确控制培养箱的温度,生物细胞和组织培养的成功率和效率得到了提高。简而言之,二氧化碳培养箱是一种普通电动恒温培养箱无法替代的新型培养箱。
  当然,用户关心二氧化碳培养箱的可靠性、污染控制和便利性。CO2培养箱主要控制与模拟生活环境相关的三个基本变量:稳定的CO2水平、温度和相对湿度。为了有一个稳定的栽培环境,我们应该考虑这三个因素。在选择和购买时,我们应该对这些“首要任务”有一定的了解,以选择合适的工具。然而,其他“小”因素也不容忽视,因为这些因素会影响仪器的使用价值和寿命。在选择和购买时,我们应该考虑各种因素。
  温度控制:
  在培养箱中保持恒定的温度是保持细胞健康生长的重要因素。购买二氧化碳培养箱时,有两种加热结构可供选择:空气夹套加热和水夹套加热。虽然这两种供暖系统都准确可靠,但它们各有优缺点。水套培养箱通过内部水箱周围的独立热水室保持恒定温度。热水通过自然对流在箱内循环,热量通过辐射传递到箱内,从而保持温度恒定。水套设计有其优点:水是一种很好的隔热材料。当电源切断时,水套系统可以更可靠地长期保持培养箱内的温度精度和稳定性(保持恒温的时间是水套系统的4-5倍)。如果您的实验环境不稳定(如电力供应有限或频繁停电),并且您需要长时间保持稳定的培养条件,那么采用水套设计的二氧化碳培养箱是您的好选择。气体夹套加热系统通过储罐中的加热器直接加热储罐中的气体。在频繁打开和关闭箱门导致温度频繁变化的情况下,空气夹套设计可以快速恢复箱内的温度稳定性。因此,与水套式相比,水套式培养箱具有加热更快、温度恢复更快的特点,这对需要频繁打开和关闭门的短期栽培和栽培特别有利。此外,对于用户来说,水套设计比水套设计更简单(水套类型需要加水、清空和清洁水箱,并经常监测水箱的运行)。在购买空气套筒培养箱时,需要注意的是,为了不影响培养,培养箱还应配备风扇,以确保培养箱内空气的循环和循环。该设备也有助于快速恢复培养箱中的温度、CO2和相对湿度。
  此外,一些类型的二氧化碳培养箱还具有外门和辅助加热系统。该系统可以加热内部门,为细胞提供良好的湿度环境,确保细胞渗透压的平衡,并有效防止冷凝物的形成,以保持培养箱内的湿度和温度。如果您的训练环境需要精确控制,则此辅助系统至关重要。
  CO2控制:
  CO2浓度检测可以通过两个控制系统进行测量——红外传感器(IR)或热导率传感器(TC)。当二氧化碳培养箱的门打开时,CO2会从培养箱中泄漏出来。此时,传感器将检测到CO2浓度的降低并做出及时响应,并再次注入CO2以将其恢复到原始预设水平。用于监测CO2浓度的导热传感器(TC)的工作原理通过测量两个电动调节器(一个暴露于机柜环境,另一个关闭)之间的电阻变化来实现。储罐中CO2浓度的变化将改变两个电热调节器之间的电阻,从而促使传感器做出反应以调节CO2水平。TC控制系统的一个缺点是箱内温度和相对湿度的变化会影响传感器的精度。当油箱门频繁打开时,不仅CO2浓度、温度和相对湿度也会大幅波动,从而影响TC传感器的精度。当需要精确的培养条件和频繁打开培养箱门时,该控制系统不适用。作为另一种可选的控制系统,红外传感器(IR)比TC系统具有更精确的CO2控制能力。它通过光学传感器检测二氧化碳水平。红外系统包括红外发射器和传感器。当罐中的CO2吸收由发射器发射的部分红外线时,传感器可以检测到红外线的减少,并且吸收的红外线的量对应于罐中CO2的水平,从而可以获得罐中CO2浓度。因为IR系统不会受到温度和相对湿度变化的影响,所以它比TC系统更准确,特别适用于需要频繁打开培养箱门的细胞培养。然而,该系统比TC系统更昂贵,因此应结合预算进行考虑。
  相对湿度控制:
  培养箱中相对湿度的控制非常重要。保持足够的湿度水平可以确保培养不会因过度干燥而失败。大型二氧化碳培养箱使用蒸汽发生器或喷雾器来控制相对湿度水平,而大多数中小型培养箱通过湿度控制面板的蒸发产生水分(产生的相对湿度水平可以达到95-98%)。有些培养箱有一个储湿器,可以保持加热控制面板上的水分,从而提高蒸发。该水库可将相对湿度水平提高97-98%。然而,这个系统也更加复杂。由于复杂结构的增加,在使用过程中也会出现一些不可预测的问题。
  微处理控制系统:
  每个用户都希望所使用的仪器能够方便易用。微处理器控制系统和其他功能附件(如高温自动调节和报警装置、CO2报警装置、密码保护设置、自动校准系统等)的应用使得二氧化碳培养箱的操作和控制非常简单。微处理控制系统是一个操作系统,用于保持培养箱中稳定的温度、湿度和CO2浓度。例如,PIC微处理器控制系统可以严格控制气体的浓度,并将其损失降低到非常低的水平,以确保培养环境恒定,并可以确保在长期培养过程中,箱内的温度是准确的,具有LED显示屏,并可以设置和校正温度和CO2浓度。尽管不同的微处理系统有不同的名称,但它们的原理和控制效果并没有太大差异。购买时不要太注意他们名字的差异。关键是使用方便、操作简单,并能够达到所需的控制精度。
  此外,我认为报警系统也是不可少的。它可以让你及时了解培养箱的情况并做出反应,从而大大减少损失,确保实验的连续性。一些孵化器配有声光报警装置。当温度变化到±0.5℃或CO2浓度变化到±5时,自动报警;有的具有CO2浓度异常报警显示功能。这些设备旨在方便用户并减少繁琐的实验过程。
  污染物控制:
  污染是导致细胞培养失败的主要因素。因此,二氧化碳培养箱的制造商设计了各种不同的设备,以减少和防止污染的发生。主要方法是尽量减少微生物可以生长的区域和表面,并与自动污染清除装置相结合,以有效防止污染的产生。例如,鉴于CO2培养箱在使用过程中有时会伴随霉菌生长,一些公司开发并设计了具有紫外线清洁功能的增强型CO2培养箱,以确保培养箱不受污染,并保持仪器箱的生物清洁度;还有该公司设计的特殊铜壳HEPA过滤器,可以过滤培养箱中的空气,过滤去除0.3um以上的99.97个颗粒,并在过滤过程中有效杀死过滤器中堵塞的微生物颗粒;此外,自动杀菌装置可使箱内温度达到90℃,以杀灭被污染的微生物。当它与HEPA系统相结合时,可以大大减少污染。这些设备对细胞培养至关重要,但应该选择什么样的清洁设备?当然,功能越多越好,但价格也会上涨。如果资金有限,你只能选择更便宜的。这时,你应该同时使用一些消毒剂和消毒剂。频繁的消毒杀菌也能达到你的仪器的效果,只是有点麻烦。总之,无论您选择什么设备,都应始终保持培养箱清洁并定期清洁,以增加仪器的使用寿命,使实验顺利进行,并确保结果的可靠性。
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