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二氧化碳培養(yǎng)箱在醫(yī)藥及生命科學領域的應用
細胞培養(yǎng)是醫(yī)學、免疫學、遺傳學、微生物、農業(yè)科學、生命科學、藥物研發(fā)與生產等醫(yī)療相關領域中的重要課題，而要研究細胞的功能、代謝以及細胞對環(huán)境諸因素影響的反應等，就需要在實驗室內離體模擬體內條件營造能維持正常生命活動及增殖的環(huán)境條件。二氧化碳培養(yǎng)箱就是這樣一種在體外人工模擬適宜細胞在體生長環(huán)境的科學實驗設備，也是實驗室普遍使用的常規(guī)儀器之一。
通常條件下，需要二氧化碳培養(yǎng)箱能夠在以下幾個方面具有相當的控制能力及持續(xù)穩(wěn)定性：
1、加熱并使箱內溫度持續(xù)穩(wěn)定。細胞對溫度的變化是非常敏感的，大多數動物細胞在超過40℃的環(huán)境下僅能存活數小時。細胞培養(yǎng)溫度需要與其在體條件相一致，細胞種類不同，所需要的溫度范圍各異，比如絕大多數哺乳動物細胞需要維持在37℃±1℃，魚類一般在28℃±1℃。
2、相對濕度大多數情況下需要維持在95%RH上下，以免培養(yǎng)基因濕度過低而加速蒸發(fā)，抑或因濕度過高影響細胞活性。
3、二氧化碳培養(yǎng)箱需要能夠控制二氧化碳濃度，并長時間維持二氧化碳濃度持續(xù)穩(wěn)定，通常情況下為5%，因為CO2不但是細胞所需成分，還是細胞代謝產物，并與培養(yǎng)基中的碳酸氫鈉形成緩沖體系，輔助維持培養(yǎng)環(huán)境的pH及滲透壓相對穩(wěn)定。
4、培養(yǎng)基的酸堿度需要恒定，絕大多數細胞耐受的pH值范圍為7.2-7.4的弱堿性環(huán)境。除了必要的緩沖液外，還需要CO2作為補充。
此外，污染防治也是一個不可忽視的因素，高于140℃的干熱滅菌是常見的滅菌方式，也是一種成熟完備的滅菌方式，是高溫導致微生物脫水，或者直接阻斷遺傳，或者擾亂新陳代謝，讓其因缺乏恰當的刺激與營養(yǎng)環(huán)境而失去繁殖能力。其滅菌效果有保證，各國藥典及醫(yī)療器械監(jiān)管機構也出臺了相關的技術指導方針，例如歐盟藥典就要求如果在160℃下進行干熱滅菌，滅菌時間不得短于兩小時。
近幾年，醫(yī)療行業(yè)加大了基礎研發(fā)的投入與力度，也培育了二氧化碳培養(yǎng)箱的應用領域。
典型應用：
1、干細胞培養(yǎng)與再生醫(yī)學康復治療的基礎研究，干祖細胞的分化多潛能屬性使得干細胞成為研究熱點，科學家渴望借助干細胞找到眾多疾病的治療技術路線。以干細胞組織工程為目標的培養(yǎng)研究需要二氧化碳為對環(huán)境敏感的干細胞提供異常穩(wěn)定的體外培養(yǎng)環(huán)境，以期再現在體環(huán)境。
干細胞的應用也有多種，比如皮膚干細胞在康復醫(yī)學、燒傷醫(yī)學及整容美容上的應用，口腔醫(yī)學、白血病、心血管疾病的研究與治療上等需要數量可觀的干細胞，這些都需要生物反應器或者大規(guī)模培養(yǎng)來提供充足的細胞儲備。細胞系的培養(yǎng)也需要二氧化碳培養(yǎng)箱的強力支撐。
2、藥物篩選應用?，F代藥物開發(fā)高通量篩選需要二氧化碳培養(yǎng)箱助力細胞培養(yǎng)。
3、疫苗研發(fā)。細胞的大規(guī)模培養(yǎng)與生物反應器放大需要二氧化碳培養(yǎng)箱培養(yǎng)提供。
4、人工輔助生殖與體外培養(yǎng)需要二氧化碳培養(yǎng)箱提供穩(wěn)定的環(huán)境保障。
5、細胞自噬，近十年來逐漸成為研究熱點，諾貝爾生理學與醫(yī)學獎的關注更是讓自噬成為焦點。細胞自噬( Autophagy) 是以細胞質空泡化為特征的溶酶體依賴性降解途徑。通過自噬，細胞清除受損或衰老的細胞器、降解半衰期長或過剩聚集蛋白，對細胞的生長、分化、發(fā)育和維持細胞內環(huán)境的穩(wěn)態(tài)具有重要作用。研究細胞自噬機理，以及自噬基因變異與諸多疾病的關系，有望讓科學為人類健康做出更直觀的貢獻。
6、各種非常態(tài)毒理研究，比如低氧條件對細胞培養(yǎng)性狀的研究、高二氧化碳對器官組織細胞的刺激作用、環(huán)境對細胞組織的脅迫效應等。