什么是CO2培养箱？

二氧化碳培养箱是密封的，可控制气候的盒子，用于生命科学实验室以培养生物细胞培养物。他们必须保持与人体内部相同的条件。

• 7.4的pH中性
• 98.6°F（37°摄氏度）
• > 90％的相对湿度

这三个数字为生物细胞的生长创造了zui佳条件。

为什么培养箱中需要额外的二氧化碳？

人类zui舒适的二氧化碳水平为400ppm的（0.04％）或略高于400ppm的（0.04％），这就提出了一个问题，为什么用于组织培养的二氧化碳培养箱需要的二氧化碳水平为5-10％？ 

为了在zui佳条件下培养细胞，它们生长的培养基需要保持在中性pH值（约pH 7）中下。通过添加额外的CO2，可以将细胞中的H 2 O变成碳酸（H 2 CO 3）缓冲液。H2O和CO2的组合产生碳酸氢盐（HCO 3 - ）和H2CO3，使pH值保持中性，因此已发现对生物细胞的生长影响zui小。

换句话说，通过以适当的水平添加额外的CO2，可以防止细胞内的pH值变为碱性或酸性，而这两者都会抑制细胞的生长。

保持二氧化碳水平

使用精确的光学非分散红外（NDIR）传感器测量CO2培养箱内的CO2水平。使用NDIR CO2传感器时有两个问题：

1. 在高海拔环境中，必须根据大气压的变化调整传感器读数。
2. 传感器要防高湿度。空气中的水过多会导致CO2传感器内部凝结，这会使传感器无法工作。

保持湿度水平

虽然通常使用水盘来提高湿度，但是在打开和关闭门时，它会带来污染和湿度不规则的潜在问题。因此，雾化器可与％RH传感器一起用于提高湿度，以控制湿度。

消毒

二氧化碳培养箱内部污染的风险主要围绕真菌，病毒和细菌的交叉污染。这可以通过样品之间的灭菌来控制。但是，重要的是，用热或过热水进行的灭菌不要直接与二氧化碳传感器接触。因此，CO2传感器应以不受灭菌周期影响的方式集成到培养箱中。这可以通过解决

• 培养箱外部的气体采样CO2传感器（固定式或手持式）
• 带耐热防潮不锈钢罩的CO2传感器

二氧化碳培养箱的局限性

越来越多的研究*域是二氧化碳培养箱与氧气水平相关的局限性。常识会告诉我们，由于像人类细胞培养这样的活组织在20.9％的充满氧气的空气中壮成长，因此这应该是细胞培养箱内所需的氧气水平。由于环境空气中的氧气含量为20.9％，因此无需将CO2培养箱与外界空气密封。 

问题在于，不同的活细胞培养物会在不同的氧气水平下生长。例如，当  肺泡细胞暴露于20.9％的氧气时，动脉血中的氧气水平降至10.5-13％。许多器官在氧气含量范围为2％至8％的范围内正常运作。从逻辑上讲，将每种细胞培养物暴露在相同的20.9％氧水平下会产生与暴露于体内不同的环境，因此会改变细胞生长的结果。

为细胞培养物创造厌氧条件的需求包括广泛的应用，包括器官组织的生长，癌症诊断，基因组治疗以及用于工业，制药和农业科学的病毒和细菌研究。

为了应对这一挑战，科学家们不使用CO2培养箱，而是使用密封的手套箱和三气CO2 / O 2 / N 2孵化。氧气浓度由氮气控制，并通过测量氧气和二氧化碳间接测量。