二氧化碳培养箱是医院实验室最普遍使用的常规仪器之一。二氧化碳培养箱能在箱体内模拟形成一个细胞、组织在生物体内的生长环境。箱内具有恒定的酸碱度 (pH值:7.27.4) 、稳定的温度 (37℃) 、较高的相对湿度 (95%) 、稳定的CO2水平 (5%) 。本文介绍了二氧化碳培养箱的原理, 以及正确使用方法和注意要点。
二氧化碳培养箱是现代大中型医院进行科学研究必不可少的重要设备, 分布于医院各个实验室。它通过在培养箱箱体内模拟形成一个类似细胞组织在生物体内的生长环境如恒定的酸碱度 (pH值:7.2～7.4) , 稳定的温度 (37℃) , 较高的相对湿度 (95%) , 稳定的二氧化碳水平 (5%) , 来对组织、细胞、细菌进行体外培养的一种装置。常用的二氧化碳培养箱有两种类型:气套式和水套式。
二氧化碳培养箱有两条基本的要求: 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, 并能够定期消除污染, 以保护研究成果, 防止样品损失。
1二氧化碳培养箱基本工作原理
水套式二氧化碳培养箱的温度是通过电热丝给水套内的水加热, 再通过箱内温度传感器来检测温度变化, 使箱内的温度恒定在设置温度。气套式二氧化碳培养箱的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。箱内温度一般设定在37℃±0.2℃左右。
二氧化碳培养箱控制二氧化碳的浓度是通过二氧化碳浓度传感器来进行的。二氧化碳传感器用来检测箱体内二氧化碳浓度, 将检测结果传递给控制电路及电磁阀等控制器件, 如果检测到箱内二氧化碳浓度偏低, 则电磁阀打开, 二氧化碳进入箱体内, 直到二氧化碳浓度达到所设置浓度, 此时电磁阀关闭, 箱内二氧化碳切断, 达到稳定状态。二氧化碳采样器将箱内二氧化碳和空气混合后的气体取样到机器外部面板的采样口, 以随时用二氧化碳浓度测定仪来检测二氧化碳的浓度是否达到要求。
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) 。因为湿度蒸发面积越大, 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。所以湿度蒸发面积大的培养箱较湿度蒸发面积小的培养箱容易保持最大相对饱和湿度。
2一定要做好使用前的准备工作
二氧化碳培养箱应由专人负责使用, 操作盘上的任何开关和调节旋扭一旦固定后, 不要随意扭动, 以免影响箱内温度, 二氧化碳浓度, 湿度的波动, 同时降低机器的灵敏度。箱子的放置要水平, 避免阳光直射和灰尘等, 要保证仪器周围的气流循环, 后部及侧面应留出5 cm的空隙。加装稳压电源保证电源电压波动不超过220 V±10%。所加入的水必须是蒸馏水或无离子水, 防止矿物质储积在水箱内产生腐蚀作用, 经常检查箱内水是否足够, 水位应加至“水位指示灯”灭灯时为止。使用前箱内应用消毒酒精或碘溶液彻底擦洗, 防止其他微生物污染, 导致实验失败。在房间安装空调, 使环境温度保持在25℃左右。所使用的二氧化碳必须是纯净的, 否则降低二氧化碳传感器的灵敏度和污染二氧化碳过滤装置。
3正确充气延长二氧化碳传感器使用寿命
二氧化碳培养箱箱内气压由二氧化碳气体传感器控制。二氧化碳传感器正常反馈要求进气压为0.06 MPa。当箱内气压降低时, 二氧化碳传感器在低压刺激下有节奏地开闭, 向箱内慢慢充气, 当进气压达0.1 MPa时, 自动停止调节。如充气方法不当, 使进气压力增大, 当超过0.1 MPa甚至0.2 MPa压力, 会损伤二氧化碳传感器。开始这种损伤效应不明显, 不易察觉, 反复错误操作, 二氧化碳传感器损伤累积最终致命损坏, 使气压调节失灵。因此, 二氧化碳传感器寿命与二氧化碳进气压大小有关, 只要做好进气压调节, 就能保护二氧化碳传感器性能。二氧化碳传感器价格昂贵, 更换不易, 所以一定要做好进气压调节, 延长二氧化碳传感器使用寿命。
4做培养时注意培养箱湿度
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。因为饱和湿度环境可以避免培养液中二氧化碳逃逸, 培养液中pH值稳定, 有利于细胞生长, 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。所以二氧化碳培养箱使用过程中, 在箱内托盘中放一定量的灭菌水 (3/2至全盘) , 使箱内成为饱和湿度环境。如使用者忘记补加水, 使培养细胞处于低湿度甚至干热环境中, 培养液二氧化碳气体易挥发, 液体pH值升高, 影响细胞生长, 在工作中要力求避免此问题发生。样本多时, 箱内分区存放, 培养物用筐或瓷盘存放, 这样存取快速, 缩短开门时间, 减少箱内气体和湿度变化, 节省气体, 稳定了细胞生长环境。
5防止二氧化碳培养箱污染做好箱内消毒
二氧化碳培养箱污染是导致细胞培养失败的一个主要因素, 所以要减少和防止污染的发生, 主要途径是尽量减少微生物可以生长的区域和表面, 采取消毒措施。例如, 针对箱内湿热环境易滋生细菌等问题, 我们采用
