二氧化碳培養(yǎng)箱的選購與使用

在過去的數(shù)十年間，細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、藥理學(xué)等的研究領(lǐng)域都有了驚人的長足進(jìn)步，同時(shí)，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(shí)驗(yàn)室設(shè)備有了很大的改變，但二氧化碳培養(yǎng)箱依然是實(shí)驗(yàn)室中的主要組成部分，其使用的最終目的都是維持和促使細(xì)胞和組織更好地生長。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(shí)驗(yàn)室z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(gè)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(huì)形成一個(gè)穩(wěn)定的條件：如恒定的酸堿度(pH值：7.2-7.4)、穩(wěn)定的溫度(37°C)、較高的相對濕度(95%)、穩(wěn)定的CO2水平(5%)，這就是為什么上述領(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。總之，二氧化碳培養(yǎng)箱是普通電熱恒溫培養(yǎng)箱不可替代的新型培養(yǎng)箱。

　　使用者對二氧化碳培養(yǎng)箱的選購最關(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(gè)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(shí)，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?yàn)檫@些都會(huì)影響儀器的使用價(jià)值和壽命。選購時(shí)，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(shí)，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(diǎn)和缺點(diǎn)。水套式培養(yǎng)箱是通過一個(gè)獨(dú)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(dòng)，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(jì)有其優(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(shí)間是氣套式系統(tǒng)的4-5倍)。如果您的實(shí)驗(yàn)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(shí)間穩(wěn)定的培養(yǎng)條件，此時(shí)，水套式設(shè)計(jì)的二氧化碳培養(yǎng)箱就是您好的選擇。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(jì)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(diǎn)，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，對于使用者來說氣套式設(shè)計(jì)比水套式更簡單化(水套式需要對水箱進(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)。在購買氣套式培養(yǎng)箱時(shí)，要注意的是：為了不影響培養(yǎng)，培養(yǎng)箱還應(yīng)該有一個(gè)風(fēng)扇以保證箱內(nèi)空氣的流通和循環(huán)，此裝置還有助于箱內(nèi)溫度、CO2和相對濕度的迅速恢復(fù)。

　　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(gè)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(gè)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(shí)，CO2從箱體內(nèi)漏出，此時(shí)傳感器就會(huì)探測到CO2濃度的降低，并做出及時(shí)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(TC)監(jiān)控CO2濃度的工作原理是通過測量兩個(gè)電熱調(diào)節(jié)器(一個(gè)調(diào)節(jié)器暴露于箱體環(huán)境內(nèi)，另一個(gè)則是封閉的)之間的電阻變化來實(shí)現(xiàn)的。箱內(nèi)CO2濃度的變化會(huì)改變兩個(gè)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(gè)缺點(diǎn)就是箱內(nèi)溫度和相對濕度的改變會(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)作為另一個(gè)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(gè)光學(xué)傳感器來檢測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?yàn)镮R系統(tǒng)不會(huì)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)。然而，此系統(tǒng)比TC系統(tǒng)更貴，這時(shí)就要結(jié)合經(jīng)費(fèi)預(yù)算進(jìn)行考慮了。