二氧化碳搖床的培養原理

二氧化碳搖床（CO?搖床）是一種結合了恒溫搖床和二氧化碳氣體控制的培養設備，主要用于細胞或微生物的振蕩培養。其核心原理是通過模擬生物體內的生理環境（如溫度、氣體、pH等），為細胞或微生物提供優化的生長條件。以下是其培養原理的詳細解析：


1. 二氧化碳的作用
  維持培養基pH穩定：
大多數細胞培養基（如DMEM、RPMI 1640）含有碳酸氫鈉（NaHCO?）緩沖系統，其pH會隨CO?濃度變化。當CO?溶解于培養基中時，形成碳酸（H?CO?），進而解離為H?和HCO??，與培養基中的NaHCO?共同維持pH在7.2 7.4（通常5% CO?對應此范圍）。
公式：CO? + H?O ? H?CO? ? H? + HCO??
  滿足特定細胞代謝需求：
某些細胞（如哺乳動物細胞）依賴CO?參與代謝（如脂類合成、尿素循環）。

2. 搖床的振蕩功能
  促進氣體與營養交換：
振蕩（通常轉速50 300 rpm）使培養液均勻混合，避免細胞沉積，同時增強氧氣和CO?的溶解效率，防止局部代謝廢物堆積。
  模擬動態微環境：
某些細胞（如貼壁細胞在微載體上）需要機械刺激以促進生長或表達特定功能。


3. 溫度控制
  恒溫系統：
通常維持在37℃（哺乳動物細胞）或其他特定溫度（如30℃用于酵母），通過電熱絲或水浴加熱，配合高精度傳感器（±0.1℃）保持穩定。

4. 濕度控制（可選）
  減少蒸發：
部分設備配備濕度模塊，防止培養液蒸發導致的滲透壓變化，尤其對長期培養至關重要。


5. 應用場景
  細胞培養：
貼壁細胞（需微載體）或懸浮細胞（如雜交瘤細胞）的擴增。
  微生物培養：
需CO?的微生物（如某些細菌、真菌）或厭氧菌（結合氧氣控制）。
  生物反應研究：
如酶反應、藥物代謝等需動態環境的實驗。

6. 關鍵參數優化
  CO?濃度：
通常5%（哺乳動物細胞），但需根據培養基配方調整（如某些無血清培養基需7 10%）。
  振蕩速度：
過高可能導致細胞機械損傷，過低則混合不充分。
  培養容器：
透氣蓋培養瓶（允許氣體交換）或密封瓶（需精確控制CO?輸入）。

7. 注意事項
  污染防控：
定期消毒搖床腔體，使用抗生素（如青霉素 鏈霉素）防止污染。
  校準：
CO?傳感器和溫度探頭需定期校準，避免偏差。
  安全：
高濃度CO?可能對人體有害，需確保設備密封性和實驗室通風。