原创点成分享 | 为什么动物细胞培养大都需要二氧化碳培养箱

 2022-12-7 11:40  1641 9 9 分类: 医疗电子文集: 实验室仪器

在进行动物细胞体外培养的过程中，培养条件苛刻，仅在环境因素方面除了要有严格的无菌环境、适合的温度、渗透压、相对湿度等，维持细胞周围的气体环境和pH稳定也十分重要。

动物细胞的体外培养需要理想的气体环境和适宜的pH环境。众所周知，氧气和二氧化碳是细胞生存的必要条件。氧气参与细胞的三羧酸循环，为细胞生存、代谢与合成提供能量；二氧化碳既是细胞的代谢产物，也是细胞生长的必需成分，同时又与维持培养液的pH有关，一般需要把细胞置于95%空气和5%二氧化碳的气体环境和微碱性的环境中才能有利于细胞生长。

大多数动物细胞需要微碱性的环境，适宜的pH范围往往是7.2～7.4，而在细胞的培养过程中，细胞代谢的二氧化碳增多，培养液会逐渐变为酸性，而细胞代谢的其他物质也可能会使得培养液在一段时间内过于碱性，这都不利于细胞正常生长，因此需要有pH缓冲系统来调节培养液中的pH稳定，最常用的就是碳酸盐缓冲系统，因为其也是动物体内最常见的生理pH缓冲系统，大多数培养液中会通过加入一定量的碳酸氢钠来制造碳酸盐pH缓冲系统。

为了维持稳定的pH，其实也就是维持HCO3- 含量的稳定，培养液需要保持在2-10%之间的二氧化碳气体环境中，而空气中二氧化碳浓度只有0.04%左右，浓度很低，这就需要使用二氧化碳培养箱（例如点成EC 160二氧化碳培养箱）来提供合适的环境条件，二氧化碳培养箱不仅能够在箱内提供恒定的温度条件和较高的相对湿度，还能控制二氧化碳气体水平来控制培养基周围环境中的二氧化碳浓度从而保持培养液中溶解的二氧化碳浓度，进而间接维持培养液pH稳定。

如果不在二氧化碳培养箱进行培养，培养液中的HCO3- 将会被慢慢消耗殆尽，培养液中的pH值也会发生变化，这将不利细胞的正常生长。所以大多数动物细胞的体外培养往往都是需要用到二氧化碳培养箱。

当把二氧化碳培养箱中的细胞培养基由箱内转移到箱外时，培养基的周围环境二氧化碳浓度降低了许多，此时碳酸盐pH缓冲系统就会失去作用，解决方法之一就是向培养基中添加其他不受二氧化碳环境影响的pH缓冲系统来增加pH缓冲能力，例如HEPES缓冲系统等。

二氧化碳培养箱的几个重要技术设计：

1.温度控制：能够精确均匀地控制箱内温度稳定，为细胞生长提供适宜的温度条件

2. 二氧化碳浓度控制：能够精确控制箱内二氧化碳水平，既是给细胞培养提供气体条件，也是间接维持pH稳定的重要措施。

3.相对湿度控制：能够控制箱内充分的湿度条件，以维持足够的湿度水平才能保证培养基不会因为培养过程中过于干燥而导致培养失败。

4.无污染死角设计：箱内不宜有拼接缝隙，应是圆角式的一体成型，便于清洁，防止藏有污染物。

总结

二氧化碳培养箱是众多动物细胞体外培养必不可少的实验仪器，通过精确控制提供稳定的环境因素从而给细胞提供适宜且稳定的生长条件，例如恒定的酸碱度（pH值：7.2-7.4）、稳定的温度（37°C）、较高的相对湿度（95％）、稳定的二氧化碳水平（5％），使得实验过程便利稳定且可靠。如今，因其优质性能和带来的便利性，二氧化碳培养箱已被广泛应用于医学、生物学、免疫学、遗传学、农业科学等领域的研究与生产。