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二氧化碳培養(yǎng)箱的選購與使用一

時間:2010/6/5閱讀:1411
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在過去的數(shù)十年間,細胞生物學(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步,同時,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)實驗室設(shè)備有了很大的改變,但二氧化碳培養(yǎng)箱依然是實驗室中的主要組成部分,其使用的zui終目的都是維持和促使細胞和組織更好地生長。然而,隨著技術(shù)的進步,其功能和運作都變得越來越、可靠和方便。如今,二氧化碳培養(yǎng)箱已成為實驗室zui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能使細胞/組織更好地生長的環(huán)境,條件控制的結(jié)果就會形成一個穩(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)箱溫度進行控制,使生物細胞,組織等的培養(yǎng)成功率、效率都得到改善??傊趸寂囵B(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zui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,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,因為這些都會影響儀器的使用價值和壽命。選購時,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胞健康生長的重要因素。當(dāng)選購二氧化碳培養(yǎng)箱時,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)都是和可靠的,但是它們都有著各自的優(yōu)點和缺點。水套式培養(yǎng)箱是通過一個獨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,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)計有其優(yōu)點:水是一種很好的絕熱物質(zhì),當(dāng)遇到斷電的時候,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(維持溫度恒定的時間是氣套式系統(tǒng)的4-5倍)。如果您的實驗環(huán)境不太穩(wěn)定(如有用電限制,或者經(jīng)常停電)并需要保持長時間穩(wěn)定的培養(yǎng)條件,此時,水套式設(shè)計的二氧化碳培養(yǎng)箱就是您的選擇。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)氣體進行加熱的。氣套式設(shè)計在箱門頻繁開關(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,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)計比水套式更簡單化(水套式需要對水箱進行加水、清空和清洗,并要經(jīng)常監(jiān)控水箱運作的情況)。在購買氣套式培養(yǎng)箱時,要注意的是:為了不影響培養(yǎng),培養(yǎng)箱還應(yīng)該有一個風(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),這個系統(tǒng)能加熱內(nèi)門,提供給細胞良好的濕度環(huán)境,保證細胞滲透壓維持平衡,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)境需要的控制,那么這個輔助系統(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)進行測量。當(dāng)二氧化碳培養(yǎng)箱的門被打開時,CO2從箱體內(nèi)漏出,此時傳感器就會探測到CO2濃度的降低,并做出及時的反應(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電熱調(diào)節(jié)器(一個調(diào)節(jié)器暴露于箱體環(huán)境內(nèi),另一個則是封閉的)之間的電阻變化來實現(xiàn)的。箱內(nèi)CO2濃度的變化會改變兩個電熱調(diào)節(jié)器間的電阻,從而促使傳感器產(chǎn)生反應(yīng)以達到調(diào)節(jié)CO2水平的作用。TC控制系統(tǒng)的一個缺點就是箱內(nèi)溫度和相對濕度的改變會影響傳感器的度。當(dāng)箱門被頻繁打開時,不僅CO2濃度,溫度和相對濕度也會發(fā)生很大的波動,因而影響了TC傳感器的精度。當(dāng)需要的培養(yǎng)條件和頻繁開啟培養(yǎng)箱門時,此控制系統(tǒng)就顯得不太適用了。紅外傳感器(IR)作為另一個可選擇的控制系統(tǒng)比TC系統(tǒng)具備更的CO2控制能力,它是通過一個光學(xué)傳感器來檢測CO2水平的。IR系統(tǒng)包括一個紅外發(fā)射器和一個傳感器,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。因為IR系統(tǒng)不會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,特別適用于需要頻繁開啟培養(yǎng)箱門的細胞培養(yǎng)。然而,此系統(tǒng)比TC系統(tǒng)更貴,這時就要結(jié)合經(jīng)費預(yù)算進行考慮了。

相對濕度控制:

培養(yǎng)箱內(nèi)相對濕度的控制是非常重要的,維持足夠的濕度水平才能保證不會由于過度干燥而導(dǎo)致培養(yǎng)失敗。大型的二氧化碳培養(yǎng)箱是用蒸汽發(fā)生器或噴霧器來控制相對濕度水平的,而大多數(shù)中、小型培養(yǎng)箱則是通過濕度控制面板(humidity pans)的蒸發(fā)作用產(chǎn)生濕氣的(其產(chǎn)生的相對濕度水平可達95-98%)。一些培養(yǎng)箱有一個能在加熱的控制面板上保持水份的濕度蓄水池(humidity reservoir),這樣可以增強蒸發(fā)作用,此蓄水池能增加相對濕度水平達97-98%。但是,這個系統(tǒng)也更復(fù)雜,由于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的增加一些難以預(yù)料的問題也會在使用過程中出現(xiàn)。

微處理控制系統(tǒng):

每一個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(如高溫自動調(diào)節(jié)和警報裝置、CO2警報裝置、密碼保護設(shè)置、自動校準(zhǔn)系統(tǒng)等等)的運用,就使得二氧化碳培養(yǎng)箱的操作和控制都非常的簡便。微處理控制系統(tǒng)是維持培養(yǎng)箱內(nèi)溫度、濕度和CO2 濃度穩(wěn)態(tài)的操作系統(tǒng)。例如PIC微處理器控制系統(tǒng),它能嚴格控制氣體的濃度并將其損耗降低水平,以保證培養(yǎng)環(huán)境恒定不變,且能保證長期培養(yǎng)過程中箱內(nèi)溫度,并有LED 顯示,可設(shè)置、校正溫度和CO2濃度。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甚區(qū)別,選購時不必太在意它們名字上的區(qū)別,關(guān)鍵是要自己覺得使用起來方便,容易操作,而且要能夠達到所需的控制精度。

此外,我想一個報警系統(tǒng)也是不可少的吧,它能讓你及時知道培養(yǎng)箱出現(xiàn)的情況,并做出反應(yīng),從而zui大限度地降低了損失,保證實驗的連續(xù)性。有些培養(yǎng)箱有聲/光報警裝置,溫度變化達±0.5℃,或CO2 濃度變化達±5%時,即會自動報警;有些具有CO2濃度異常報警顯示功能。這些裝置都是為了方便使用者,以減少繁瑣枯燥的實驗過程而設(shè)計的。

污染物的控制:

污染是導(dǎo)致細胞培養(yǎng)失敗的一個主要因素,因而,二氧化碳培養(yǎng)箱的制造商們設(shè)計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的區(qū)域和表面,并結(jié)合自動排除污染裝置來有效防止污染的產(chǎn)生。例如,鑒于CO2培養(yǎng)箱在使用過程中有時會伴有霉菌生長,為確保培養(yǎng)箱免受污染且保證儀器箱體內(nèi)的生物清潔性,有些公司開發(fā)設(shè)計了帶有紫外清潔功能的增強型CO2培養(yǎng)箱;還有公司設(shè)計的*銅外殼HEPA濾器能過濾培養(yǎng)箱內(nèi)空氣,可過濾除去99.97%的0.3um以上的顆粒,并能有效殺死過濾時被擋在濾器內(nèi)的微生物顆粒;此外,自動殺菌裝置能使箱內(nèi)溫度達到90℃從而殺死污染微生物,當(dāng)它與HEPA系統(tǒng)結(jié)合使用就能夠極大的減少污染。這些裝置對于細胞培養(yǎng)來說是*,但選擇何種清潔裝置呢?當(dāng)然功能越多越好的zui適用,但是價格也會隨之上升。如果經(jīng)費有限,只能選擇一個價格較便宜的,這時就應(yīng)該配合使用一些消毒劑和除菌劑,經(jīng)常進行消毒滅菌,也能達到貴儀器的效果,只是比較麻煩一點而已??傊?,無論選擇何種裝置,都要時刻注意保持培養(yǎng)箱的清潔,經(jīng)常清理箱體,這樣才能增加儀器的使用壽命,并使實驗順利進行,保證結(jié)果的可靠性。

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