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在進行動物細胞體外培養(yǎng)的過程中，培養(yǎng)條件苛刻，僅在環(huán)境因素方面除了要有嚴格的無菌環(huán)境、適合的溫度、滲透壓、相對濕度等，維持細胞周圍的氣體環(huán)境和pH穩(wěn)定也十分重要。
動物細胞的體外培養(yǎng)需要理想的氣體環(huán)境和適宜的pH環(huán)境。，氧氣和二氧化碳是細胞生存的必要條件。氧氣參與細胞的三羧酸循環(huán)，為細胞生存、代謝與合成提供能量；二氧化碳既是細胞的代謝產(chǎn)物，也是細胞生長的必需成分，同時又與維持培養(yǎng)液的pH有關(guān)，一般需要把細胞置于95%空氣和5%二氧化碳的氣體環(huán)境和微堿性的環(huán)境中才能有利于細胞生長。
大多數(shù)動物細胞需要微堿性的環(huán)境，適宜的pH范圍往往是7.2～7.4，而在細胞的培養(yǎng)過程中，細胞代謝的二氧化碳增多，培養(yǎng)液會逐漸變?yōu)樗嵝?/strong>，而細胞代謝的其他物質(zhì)也可能會使得培養(yǎng)液在一段時間內(nèi)過于堿性，這都不利于細胞正常生長，因此需要有pH緩沖系統(tǒng)來調(diào)節(jié)培養(yǎng)液中的pH穩(wěn)定，的就是碳酸鹽緩沖系統(tǒng)，因為其也是動物體內(nèi)見的生理pH緩沖系統(tǒng)，大多數(shù)培養(yǎng)液中會通過加入一定量的來制造碳酸鹽pH緩沖系統(tǒng)。
為了維持穩(wěn)定的pH，其實也就是維持HCO3- 含量的穩(wěn)定，培養(yǎng)液需要保持在2-10%之間的二氧化碳氣體環(huán)境中，而空氣中二氧化碳濃度只有0.04%左右，濃度很低，這就需要使用二氧化碳培養(yǎng)箱（例如點成EC 160二氧化碳培養(yǎng)箱）來提供合適的環(huán)境條件，二氧化碳培養(yǎng)箱不僅能夠在箱內(nèi)提供恒定的溫度條件和較高的相對濕度，還能控制二氧化碳氣體水平來控制培養(yǎng)基周圍環(huán)境中的二氧化碳濃度從而保持培養(yǎng)液中溶解的二氧化碳濃度，進而間接維持培養(yǎng)液pH穩(wěn)定。
如果不在二氧化碳培養(yǎng)箱進行培養(yǎng)，培養(yǎng)液中的HCO3- 將會被慢慢消耗殆盡，培養(yǎng)液中的pH值也會發(fā)生變化，這將不利細胞的正常生長。所以大多數(shù)動物細胞的體外培養(yǎng)往往都是需要用到二氧化碳培養(yǎng)箱。
當把二氧化碳培養(yǎng)箱中的細胞培養(yǎng)基由箱內(nèi)轉(zhuǎn)移到箱外時，培養(yǎng)基的周圍環(huán)境二氧化碳濃度降低了許多，此時碳酸鹽pH緩沖系統(tǒng)就會失去作用，解決方法之一就是向培養(yǎng)基中添加其他不受二氧化碳環(huán)境影響的pH緩沖系統(tǒng)來增加pH緩沖能力，例如HEPES緩沖系統(tǒng)等。
二氧化碳培養(yǎng)箱的幾個重要技術(shù)設(shè)計：
1.溫度控制：能夠精確均勻地控制箱內(nèi)溫度穩(wěn)定，為細胞生長提供適宜的溫度條件
2. 二氧化碳濃度控制：能夠精確控制箱內(nèi)二氧化碳水平，既是給細胞培養(yǎng)提供氣體條件，也是間接維持pH穩(wěn)定的重要措施。
3.相對濕度控制：能夠控制箱內(nèi)充分的濕度條件，以維持足夠的濕度水平才能保證培養(yǎng)基不會因為培養(yǎng)過程中過于干燥而導(dǎo)致培養(yǎng)失敗。
4.無污染死角設(shè)計：箱內(nèi)不宜有拼接縫隙，應(yīng)是圓角式的一體成型，便于清潔，防止藏有污染物。
二氧化碳培養(yǎng)箱是眾多動物細胞體外培養(yǎng)的實驗儀器，通過精確控制提供穩(wěn)定的環(huán)境因素從而給細胞提供適宜且穩(wěn)定的生長條件，例如恒定的酸堿度（pH值：7.2-7.4）、穩(wěn)定的溫度（37°C）、較高的相對濕度（95％）、穩(wěn)定的二氧化碳水平（5％），使得實驗過程便利穩(wěn)定且可靠。如今，因其優(yōu)質(zhì)性能和帶來的便利性，二氧化碳培養(yǎng)箱已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、免疫學(xué)、遺傳學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)等領(lǐng)域的研究與生產(chǎn)。
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