二氧化碳细胞培养箱

今年老板小拿一笔科研经费，准备建个细胞室，具体工作就由我来负责，初步确定要买设备：二氧化碳培养箱、-86度冰箱、生物安全柜、水平离心机，其中细胞培养箱的选择方面得到老板大为赞赏。 我根据我们实验实际情况，对细胞培养箱有如下要求：1、温度控制精度高，温度均一性好；2、二氧化碳浓度控制精确，好保证我们PH的准确；3、湿度控制准确，湿度要求80%-98%可调；4、带灭菌功能；5、优秀的防污染功能；6、断电后的保温作用； 随着对厂家的深入了解，获得的相关信息业逐渐多起来，比如从销售人员那里得知，二氧化碳控制是有两种方式：一种是TC热导式探头，二氧化碳浓度的变化使TC的电阻发生变化来显示，这个有个缺点是精度较低，容易受开关门的影响，因为开关门温度、湿度等变化容易影响TC探头，导致不准；最后确定探头为I R红外线探头，原理就不多讲了，自己查下。 开始听很多人推荐Thermo 的forma系列培养箱，结果发现他标配是TC探头的，IR红外线是高配，价格也在USD：6300以上，而且不带湿度控制；并且要么选水套要么选气套，水套的温度均一性好，但是不带灭菌功能，防污染到是不错，特别是其HEPA空气过滤器和电抛光内壁(抛光度高可防止细菌附着生长），这让我很难抉择，forma品牌到是非常有名，用户也很多，对其评价也很高，其中3111堪称经典，价格也很好，列入备选。 三洋，这是日本品牌，本人比较爱国，抵制日货，所以没多加考虑。倒是其紫外灭菌功能很是吸引我，灭菌方便。但后来了解到紫外灯是有寿命的，而且很多地方照不到，灭菌效果值得怀疑。其铜内胆具有很好的抑菌功能，后来一查其资料，发现是铜合金，铜的含量很低，低于55%的铜合金是不具抑菌功能的，而且在高湿度的条件下很容易腐蚀，三洋就pass掉了； 后来了解有美国NBS（现在的eppendorf）、德国binder等和forma的大同小异； 再后来一天一个公司的人来向我推荐德国memmert的二氧化碳培养箱，我问了很多朋友同学他们都没听说过，估计是个不怎么知名的小牌子，反正那天有时间就听他多说两句。他说目前这个牌子属于高端，目前国内用户很少的原因是很贵。他讲了其箱体的主要特点和售后服务（两年质保）一下子就把我说服了，其特点如下：一、综合了水套和气套式培养箱的所有优点：温度均一性方面、2）保温性能方面、3）综合能力等二、防污染性能1）包括通风系统，2)标配HEPA高效过滤器，能在开门后5分钟内使箱体内部空气质量迅速达到100级干净程度，降低污染的概率。3)高度抛光不锈钢内壁，防止微生物在箱体内壁附着生长，降低污染的概率。三、优秀的控制能力1）精确的CO2浓度控制：采用目前最先进的IR 红外线CO2浓度控制系统，可以自动调零，避免以往TC系统容易受温度、湿度及开关门的影响导致CO2浓度控制不准确。IR探头经过memmert工程师精心设计，能耐受160℃,4h灭菌程序，无需取出。可保证老师您二氧化碳培养箱CO2浓度绝对精确。此项为memmert的独有设计，其余所有品牌均达不到。自动压力补偿：在海拔高度相差较大的区域，如1000米平原和4000米高原比较，两地的气压差别已经很明显，此时高原地带气压低，空气中CO2浓度较低，这势必影响IR的零点测定。因此，MT CO2箱具有自动压力补偿功能，可以实现世界任何海拔高度的随意使用。此特点是其独有的参数。2）精确的温度控制：电子微处理温度控制器，带PT100温度探头和自诊断系统。2个四线制温度探头，测量温度精确。如果一个发生损坏，另一个可保证温度精度和正常工作。3）精确地湿度控制： 电容式湿度传感器（可高温灭菌），湿度可调节，数字显示和带声光报警的自我诊断系统，能确保湿度的快速恢复，并可避免冷凝水。以1%为步长调节，范围88%-97%,是目前市场上唯一一个标配湿度控制的品牌，其他品牌均不带湿度显示，更不用说湿度控制。四、开门后优秀的恢复能力：在开门后，箱体内部温度、湿度、二氧化碳浓度环境迅速改变，箱体内部的特有的无湍流换气系统加底部风扇机械对流，保证了箱体内部温度、湿度及二氧化碳浓度的均衡和稳定。开门后温湿度、二氧化碳浓度快速恢复。由于CO2气体比重大，常常聚集于箱体底部，因此底部风扇更能起到快速均匀CO2的作用。此项为memmert的独有设计，其余所有品牌均达不到。

[em17] 二氧化碳培养箱的选购与使用 在过去的数十年间，细胞生物学、分子生物学、药理学等的研究领域都有了惊人的长足进步，同时，这些领域中的技术应用也不得不跟上“脚步”。虽然典型的生命科学实验室设备有了很大的改变，但二氧化碳培养箱依然是实验室中的主要组成部分，其使用的最终目的都是维持和促使细胞和组织更好地生长。然而，随着技术的进步，其功能和运作都变得越来越精确、可靠和方便。如今，二氧化碳培养箱已成为实验室最普遍使用的常规仪器之一，已广泛应用于医学、免疫学、遗传学、微生物、农业科学、药物学的研究和生产。 CO2培养箱是通过对周围环境条件的控制制造出一个能使细胞/组织更好地生长的环境，条件控制的结果就会形成一个稳定的条件：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CO2水平（5％），这就是为什么上述领域的研究员如此热衷于使用方便稳定可靠的二氧化碳培养箱。此外，由于增加了二氧化碳浓度控制，并且使用微控制器对培养箱温度进行精确控制，使生物细胞，组织等的培养成功率、效率都得到改善。总之，二氧化碳培养箱是普通电热恒温培养箱不可替代的新型培养箱。 使用者对二氧化碳培养箱的选购最关心的当然就是其可靠性、污染物的控制和使用方便。CO2培养箱主要控制模拟活体内环境相关的3个基本变量：稳定的CO2水平、温度、相对湿度。要有稳定的培养环境，就要考虑这三方面的影响因素，选购时，就应该对这些“重中之重”有一定的了解才能选到适合自己的仪器。但是，其它的一些方面的“小”因素也不能忽略，因为这些都会影响仪器的使用价值和寿命。选购时，就应该从各方面的因素加以考虑。温度控制： 保持培养箱内恒定的温度是维持细胞健康生长的重要因素。当选购二氧化碳培养箱时，有两种类型的加热结构可供选择：气套式加热和水套式加热。虽然这两种加热系统都是精确和可靠的，但是它们都有着各自的优点和缺点。水套式培养箱是通过一个独立的热水间隔间包围内部的箱体来维持温度恒定的。热水通过自然对流在箱体内循环流动，热量通过辐射传递到箱体内部从而保持了温度的恒定。独特的水套式设计有其优点：水是一种很好的绝热物质，当遇到断电的时候，水套式系统就能更可靠地长久保持培养箱内的温度准确性和稳定性（维持温度恒定的时间是气套式系统的4-5倍）。如果您的实验环境不太稳定（如有用电限制，或者经常停电）并需要保持长时间稳定的培养条件，此时，水套式设计的二氧化碳培养箱就是您最好的选择。而气套式加热系统是通过箱体内的加热器直接对箱内气体进行加热的。气套式设计在箱门频繁开关引起的温度经常性改变的情况下能够迅速恢复箱体内的温度稳定。因此，气套式与水套式相比，具有加热快，温度的恢复比水套式培养箱迅速的特点，特别有利于短期培养以及需要箱门频繁开关的培养。此外，对于使用者来说气套式设计比水套式更简单化（水套式需要对水箱进行加水、清空和清洗，并要经常监控水箱运作的情况）。在购买气套式培养箱时，要注意的是：为了不影响培养，培养箱还应该有一个风扇以保证箱内空气的流通和循环，此装置还有助于箱内温度、CO2和相对湿度的迅速恢复。 此外，有些类型的二氧化碳培养箱还具备外门及辅助加热系统，这个系统能加热内门，提供给细胞良好的湿度环境，保证细胞渗透压维持平衡，且可有效防止形成冷凝水以保持培养箱内的湿度和温度。如果您的培养环境需要精确的控制，那么这个辅助系统则是必不可少的。CO2控制： CO2 浓度探测可通过两种控制系统——红外传感器（IR）或热传导传感器（TC）进行测量。当二氧化碳培养箱的门被打开时，CO2从箱体内漏出，此时传感器就会探测到CO2浓度的降低，并做出及时的反应，重新注入CO2使其恢复到原先预设的水平。热传导传感器（TC）监控CO2浓度的工作原理是通过测量两个电热调节器（一个调节器暴露于箱体环境内，另一个则是封闭的）之间的电阻变化来实现的。箱内CO2浓度的变化会改变两个电热调节器间的电阻，从而促使传感器产生反应以达到调节CO2水平的作用。TC控制系统的一个缺点就是箱内温度和相对湿度的改变会影响传感器的精确度。当箱门被频繁打开时，不仅CO2浓度，温度和相对湿度也会发生很大的波动，因而影响了TC传感器的精度。当需要精确的培养条件和频繁开启培养箱门时，此控制系统就显得不太适用了。红外传感器（IR）作为另一个可选择的控制系统比TC系统具备更精确的CO2控制能力，它是通过一个光学传感器来检测CO2水平的。IR系统包括一个红外发射器和一个传感器，当箱体内的CO2吸收了发射器发射的部分红外线之后，传感器就可以检测出红外线的减少量，而被吸收红外线的量正好对应于箱体内CO2的水平，从而可以得出箱体内CO2的浓度。因为IR系统不会因温度和相对湿度的改变而受到影响，所以它比TC系统更精确，特别适用于需要频繁开启培养箱门的细胞培养。然而，此系统比TC系统更贵，这时就要结合经费预算进行考虑了。

用户对二氧化碳培养箱都有两条最基本的要求，一是要求二氧化碳培养箱能够对温度、二氧化碳浓度和湿度提供最精确稳定的控制，以便于其研究工作的进展；二是要求二氧化碳培养箱能够对培养箱内的微生物污染进行有效的防范，并且能够定期消除污染，以保护研究成果，防止样品损失。所以，选购二氧化碳培养箱的老师最关心的当然就是其高可靠性、对污染的防范和控制及使用方便。一、温度控制 1. 加热方式：气套式加热和水套式加热，两种加热系统都是精确和可靠的，同时它们都有着各自的优点和缺点。水套式加热是通过一个独立的水套层包围内部的箱体来维持温度恒定的，其优点：水是一种很好的绝热物质，当遇到断电的时候，水套式系统就可以比较长时间的保持培养箱内的温度准确性和稳定性（维持温度恒定的时间是气套式系统的3－4倍），有利于实验环境不太稳定（如有用电限制，或者经常停电）并需要保持长时间稳定的培养条件的用户选用。气套式加热是通过遍布箱体气套层内的加热器直接对内箱体进行加热的，又叫六面直接加热。气套式与水套式相比，具有加热快，温度的恢复比水套式培养箱迅速的特点，特别有利于短期培养以及需要箱门频繁开关的培养。此外，对于使用者来说气套式设计比水套式更简单化（水套式需要对水箱进行加水、清空和清洗，并要经常监控水箱运作的情况）。2. 温控系统：保持培养箱内恒定的温度是维持细胞健康生长的重要因素，因此精确可靠的温控系统是培养箱不可或缺的重要部分。为了使培养箱更加稳定的工作，我们推荐用户选用具备相互独立三重温度控制功能的二氧化碳培养箱，即箱内温度控制、超温报警控制和环境温度监控。3. 温度均一性：二氧化碳培养箱箱体内的温度均一性也是用户需要考虑的主要因素，一般在箱体内配备了风扇以及风道的培养箱的均一度要好很多，同时此装置还有助于箱内温度、CO2浓度和相对湿度的迅速恢复。当然，风扇/风道的优化也是同等重要的，HF90二氧化碳培养箱独特设计的大直径风扇和循环风道能够保证箱体内温度和二氧化碳浓度的均一性。大直径风扇相比其他品牌培养箱的风扇，能够在低转速（低风速）时产生大的空气循环流量，在达到均一性目的的同时，降低风速、减少箱内震动。降低风速、减少震动同时也就大大提高了箱内细胞培养的成功率。二、二氧化碳浓度控制1. 两种控制系统：红外传感器（IR）或热导传感器（TCD）进行测量。两种传感器都是准确的，但都各有优缺点。热导传感器监控CO2浓度的工作原理是基于对内腔空气热导率的连续测量,输入CO2气体的低热导率会使腔内空气的热导率发生变化,这样就会产生一个与CO2浓度直接成正比的电信号。红外传感器（IR）它是通过一个光学传感器来检测CO2水平的。IR系统包括一个红外发射器和一个传感器，当箱体内的CO2吸收了发射器发射的部分红外线之后，传感器就可以检测出红外线的减少量，而被吸收红外线的量正好对应于箱体内CO2的水平，从而可以得出箱体内CO2的浓度。由于IR系统是通过红外线减少来确定箱内CO2浓度，而箱体内颗粒物能够反射或部分吸收红外线，使得IR系统对箱体内颗粒物的多少比较敏感，因此IR传感器应用在含HEPA高效空气过滤器的培养箱内比较合适，2. CO2测量系统自动校准功能：无论哪种CO2测量系统在使用一段时间后都会产生漂移，而产生漂移后直接会导致箱体内二氧化碳浓度不能稳定在我们的设定值，致使培养失败，所以我们在这里强烈建议用户在选购培养箱时必须要选择带有CO2测量系统自动校准功能的培养箱。3. CO2浓度均一性：此点与温度均一性的要求类似，在此就不做赘述。三、相对湿度箱内湿度对于培养工作来说是一项非常重要然而又经常被忽略的因素。维持足够的湿度水平并且要有足够快的湿度恢复速度（如在开关门后）才能保证不会由于过度干燥而导致培养失败。目前大多数的二氧化碳培养箱是通过增湿盘的蒸发作用产生湿气的（其产生的相对湿度水平可达95%左右，但开门后湿度恢复速度很慢）。我们在此建议用户在选购二氧化碳培养箱的时候尽量选择湿度蒸发面积大的培养箱，因为我们知道湿度蒸发面积越大，越容易达到最大相对饱和湿度并且开关门后的湿度恢复的时间越短。四、防污染设计和消毒灭菌系统污染是导致细胞培养失败的一个主要因素，因而，二氧化碳培养箱的制造商们设计了多种不同的装置去减少和防止污染的发生，其主要途径都是尽量减少微生物可以生长的区域和表面，并结合自动排除污染装置来有效防止污染的产生。例如，鉴于CO2培养箱在使用过程中有时会伴有霉菌生长，为确保培养箱免受污染并且保证仪器箱体内的生物清洁性，相继问世了多种消毒灭菌方式，如带有紫外消毒功能的CO2培养箱）；还有的设计生产了HEPA过滤器能过滤培养箱内空气，可过滤除去99.97%的0.3微米以上的颗粒此外，还开发设计了能使箱内达到高温湿热的环境从而杀死污染微生物，达到消毒灭菌目的的培养箱。这些装置对于细胞培养来说是必不可少，但选择何种清洁装置呢？首先，我们考虑的当然是各种方式的灭菌能力，紫外消毒能力是与紫外灯距离目标的距离的二次方成反比，距离越远，消毒能力越差，所以紫外消毒方式有其局限性，难以达到彻底灭菌的要求；HEPA过滤器由于受到过滤膜孔径的影响，无法去除病毒和一些微小细菌，也有其局限性；相比较而言，高温消毒是目前比较有效消毒灭菌的方法，高温消毒又分为两类，一是传统的高温干热消毒，另一种是先进的高温湿热灭菌。