細(xì)胞是構(gòu)成所有活的有機(jī)體的基本單位。要想研究細(xì)胞的功能、代謝以及細(xì)胞對(duì)環(huán)境諸因素影響的反應(yīng)等，需要?jiǎng)?chuàng)造既能使細(xì)胞脫離復(fù)雜環(huán)境的直接影響，又能維持正常生命活動(dòng)的環(huán)境條件。二氧化碳培養(yǎng)箱就是這樣一種能使細(xì)胞在人工環(huán)境正常生長(zhǎng)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。二氧化碳培養(yǎng)箱廣泛應(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) ，已經(jīng)成為上述領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)室最普遍使用的常規(guī)儀器之一， 其通過(guò)在培養(yǎng)箱箱體內(nèi)模擬形成一個(gè)類似細(xì)胞/組織在生物體內(nèi)的生長(zhǎng)環(huán)境如恒定的酸堿度(P H值：7.2—7.4)、穩(wěn)定的溫度 (37℃)、較高的相對(duì)濕度(95%)、穩(wěn)定的CO2水平 (5%)，來(lái)對(duì)細(xì)胞/組織進(jìn)行體外培養(yǎng)的一種裝置。用戶對(duì)二氧化碳培養(yǎng)箱都有兩條最基本的要求：一是要求二氧化碳培養(yǎng)箱能夠?qū)囟?、二氧化碳濃度和濕度提供最精確穩(wěn)定的控制，以便于其研究工作的進(jìn)展;二是要求二氧化碳培養(yǎng)箱能夠?qū)ε囵B(yǎng)箱內(nèi)的微生物污染進(jìn)行有效的防范，并且能夠定期消除污染，以保護(hù)研究成果，防止樣品損失。所以，選購(gòu)二氧化碳培養(yǎng)箱的老師最關(guān)心的當(dāng)然就是其高可靠性、對(duì)污染的防范和控制及使用方便。

　　1 溫度控制

　　1.1 加熱方式

　　氣套式加熱和水套式加熱 ，兩種加熱系統(tǒng)都是準(zhǔn)確和可靠的，同時(shí)他們都有著各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。水套式加熱是通過(guò)一個(gè)獨(dú)立的水套層包圍內(nèi)部的箱體來(lái)維持溫度恒定的，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)就可以比較長(zhǎng)時(shí)間的保持培養(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3—4倍 )，有利于實(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(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的培養(yǎng)條件的用戶選用。氣套式加熱是通過(guò)遍布箱體氣套層內(nèi)的加熱器直接對(duì)內(nèi)箱體進(jìn)行加熱的，又叫六面直接加熱。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(kāi)關(guān)的培養(yǎng)。此外，對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)氣套式設(shè)計(jì)比水套式更簡(jiǎn)單化(水套式需要對(duì)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 )。

　　1.2 溫控系統(tǒng)

　　保持培養(yǎng)箱內(nèi)恒定的溫度是維持細(xì)胞健康生長(zhǎng)的重要因素，因此準(zhǔn)確可靠的溫控系統(tǒng)是培養(yǎng)箱不可或缺的重要部分。為了使培養(yǎng)箱更加穩(wěn)定的工作 ，用戶選用具備相互獨(dú)立三重溫度控制功能的二氧化碳培養(yǎng)箱，即箱內(nèi)溫度控制、超溫報(bào)警控制和環(huán)境溫度監(jiān)控。

　　1.3 溫度均一性

　　二氧化碳培養(yǎng)箱箱體內(nèi)的溫度均一性也是用戶需要考慮的主要因素，一般在箱體內(nèi)配備了風(fēng)扇以及風(fēng)道的培養(yǎng)箱的均一度要好很多，同時(shí)此裝置還有助于箱內(nèi)溫度、CO2濃度和相對(duì)濕度的迅速恢復(fù)。

　　2 二氧化碳濃度控制

　　2.1 兩種控制系統(tǒng) ：

　　紅外傳感器 (IR)或熱導(dǎo)傳感器 (TC D)進(jìn)行測(cè)量。兩種傳感器都是準(zhǔn)確的，但都各有優(yōu)缺點(diǎn)。熱導(dǎo)傳感器監(jiān)控CO2濃度的工作原理是基于對(duì)內(nèi)腔空氣熱導(dǎo)率的連續(xù)測(cè)量，輸入CO2氣體的低熱導(dǎo)率會(huì)使腔內(nèi)空氣的熱導(dǎo)率發(fā)生變化，這樣就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與CO2濃度直接成正比的電信號(hào)。紅外傳感器(IR)它是通過(guò)一個(gè)光學(xué)傳感器來(lái)檢測(cè)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(cè)出紅外線的減少量，而被吸收紅外線的量正好對(duì)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。由于IR系統(tǒng)是通過(guò)紅外線減少來(lái)確定箱內(nèi)CO2濃度 ，而箱體內(nèi)顆粒物能夠反射或部分吸收紅外線，使得 IR系統(tǒng)對(duì)箱體內(nèi)顆粒物的多少比較敏感，因此IR傳感器應(yīng)用在含 高效空氣過(guò)濾器的培養(yǎng)箱內(nèi)比較合適。

　　2.2 CO2測(cè)量系統(tǒng)自動(dòng)校準(zhǔn)功能：

　　無(wú)論哪種CO2測(cè)量系統(tǒng)在使用一段時(shí)間后都會(huì)產(chǎn)生漂移，而產(chǎn)生漂移后直接會(huì)導(dǎo)致箱體內(nèi)二氧化碳濃度不能穩(wěn)定在我們的設(shè)定值，致使培養(yǎng)失敗，所以我們?cè)诮ㄗh用戶選購(gòu)培養(yǎng)箱考慮選擇帶有CO2校準(zhǔn)功能的培養(yǎng)箱。

　　2.3 CO2濃度均一性：此點(diǎn)與溫度均一性的要求類似。

　　3 相對(duì)濕度

　　箱內(nèi)濕度對(duì)于培養(yǎng)工作來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)非常重要然而又經(jīng)常被忽略的因素。維持足夠的濕度水平并且要有足夠快的濕度恢復(fù)速度 (如在開(kāi)關(guān)門后 )才能保證不會(huì)由于過(guò)度干燥而導(dǎo)致培養(yǎng)失敗。目前大多數(shù)的二氧化碳培養(yǎng)箱是通過(guò)增濕盤的蒸發(fā)作用產(chǎn)生濕氣的，我們?cè)诖私ㄗh用戶在選購(gòu)二氧化碳培養(yǎng)箱的時(shí)候盡量選擇濕度恢復(fù)較快的培養(yǎng)箱。

　　4 防污染設(shè)計(jì)和消毒滅菌系統(tǒng)

　　污染是導(dǎo)致細(xì)胞培養(yǎng)失敗的一個(gè)主要因素，因而，二氧化碳培養(yǎng)箱的制造商們?cè)O(shè)計(jì)了多種不同的裝置去減少和防止污染的發(fā)生 ，其主要途徑都是盡量減少微生物可以生長(zhǎng)的區(qū)域和表面，并結(jié)合自動(dòng)排除污染裝置來(lái)有效防止污染的產(chǎn)生。例如 ，鑒于CO2培養(yǎng)箱在使用過(guò)程中有時(shí)會(huì)伴有霉菌生長(zhǎng)，為確保培養(yǎng)箱免受污染并且保證儀器箱體內(nèi)的生物清潔性 ，相繼問(wèn)世了多種消毒滅菌方式，如帶有紫外消毒功能的CO2培養(yǎng)箱，還有的設(shè)計(jì)生產(chǎn)了帶過(guò)濾器的培養(yǎng)箱，此外，還開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了能使箱內(nèi)達(dá)到高溫濕熱的環(huán)境從而殺死污染微生物，達(dá)到消毒滅菌 目的的培養(yǎng)箱。這些裝置對(duì)于細(xì)胞培養(yǎng)來(lái)說(shuō)是必不可少 ，但選擇何種清潔裝置呢?首先 ，我們考慮的當(dāng)然是各種方式的滅菌能力，紫外消毒能力是與紫外燈距離目標(biāo)的距離的二次方成反比，距離越遠(yuǎn)，消毒能力越差，所以紫外消毒方式有其局限性，難以達(dá)到徹底滅菌的要求 ;過(guò)濾器由于受到過(guò)濾膜孔徑的影響，無(wú)法去除病毒和一些微小細(xì)菌，也有局限性;相比較而言，高溫消毒是目前比較有效消毒滅菌的方法，高溫消毒又分為兩類 ，一是傳統(tǒng)的高溫干熱消毒 ，另一種是先進(jìn)的高溫濕熱滅菌。接下來(lái)我們重點(diǎn)說(shuō)一下高溫干熱和高溫濕熱兩種方法的優(yōu)劣。高溫濕熱由于蒸汽潛熱大，穿透力強(qiáng)，容易使蛋白質(zhì)變性或凝固，因此該法的滅菌效率比干熱滅菌法高。原因有三：①蛋白質(zhì)凝固所需的溫度與其含水量有關(guān)，含水量愈大，發(fā)生凝固所需的溫度愈低。濕熱滅菌的菌體蛋白質(zhì)吸收水分，所以較同一溫度的干熱空氣中易于凝固。②濕熱滅菌過(guò)程中蒸汽放出大量潛熱，加速提高濕度。因而濕熱滅菌比干熱所需溫度低 ，如在同一溫度下，則濕熱滅菌所需時(shí)間比干熱短。③濕熱的穿透力比干熱大，使其深部也能達(dá)到滅菌溫度，故濕熱比干熱收效好一些。所以高溫消毒并不是簡(jiǎn)單的看消毒溫度，主要是看是否消毒。另外，從使用角度看，濕熱消毒一般控制在90℃就能達(dá)到很徹底的消毒效果，整個(gè)消毒過(guò)程中培養(yǎng)箱內(nèi)的所有附件都不用取出，可以全部進(jìn)行消毒;而干熱消毒為了達(dá)到較好的效果，溫度一般都在100℃以上，在這種溫度下消毒培養(yǎng)箱內(nèi)的傳感器、過(guò)濾器等都要在消毒過(guò)程中取出，等消毒結(jié)束再裝上，這樣即麻煩，附件又不能同時(shí)消毒，而且增加二次污染的幾率，再者要達(dá)到100℃以上的高溫，培養(yǎng)箱的加熱系統(tǒng)的電熱絲必然要加粗，這會(huì)導(dǎo)致培養(yǎng)箱的溫度控制難度增加，均一性變差。所以我們建議用戶在選購(gòu)二氧化碳培養(yǎng)箱時(shí)選擇含高溫濕熱滅菌方式的培養(yǎng)箱。

　　5 其它因素

　　二氧化碳培養(yǎng)箱的容積也是一個(gè)不可忽略的因素，買小了不夠用，大了又浪費(fèi)又占地方。二氧化碳培養(yǎng)箱的可選容積非常廣，而且每種類型又有不同的容積可選。此時(shí)，就需要您在選購(gòu)前對(duì)所需培養(yǎng)箱容積的范圍有一個(gè)比較準(zhǔn)確的了解，并在此基礎(chǔ)上多預(yù)留一點(diǎn)空間，以保證不時(shí)之需。此外，每一個(gè)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的運(yùn)用，使得二氧化碳培養(yǎng)箱的操作和控制都非常的簡(jiǎn)便。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(wú)甚區(qū)別，選購(gòu)時(shí)不必太在意它們名字上的區(qū)別，關(guān)鍵是要自己覺(jué)得使用起來(lái)方便，容易操作。

　　參考文獻(xiàn) 二氧化碳培養(yǎng)箱的原理及選擇 《生命科學(xué)儀器》2007，5(6)