二氧化碳培養(yǎng)箱是密封的，可控制氣候的盒子，用于生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)室以培養(yǎng)生物細(xì)胞培養(yǎng)物。他們必須保持與人體內(nèi)部相同的條件。

• 7.4的pH中性
• 98.6°F（37°攝氏度）
• > 90％的相對(duì)濕度

這三個(gè)數(shù)字為生物細(xì)胞的生長(zhǎng)創(chuàng)造了zui佳條件。

為什么培養(yǎng)箱中需要額外的二氧化碳？

人類(lèi)zui舒適的二氧化碳水平為400ppm的（0.04％）或略高于400ppm的（0.04％），這就提出了一個(gè)問(wèn)題，為什么用于組織培養(yǎng)的二氧化碳培養(yǎng)箱需要的二氧化碳水平為5-10％？ 

為了在zui佳條件下培養(yǎng)細(xì)胞，它們生長(zhǎng)的培養(yǎng)基需要保持在中性pH值（約pH 7）中下。通過(guò)添加額外的CO2，可以將細(xì)胞中的H 2 O變成碳酸（H 2 CO 3）緩沖液。H2O和CO2的組合產(chǎn)生碳酸氫鹽（HCO 3 - ）和H2CO3，使pH值保持中性，因此已發(fā)現(xiàn)對(duì)生物細(xì)胞的生長(zhǎng)影響zui小。

換句話說(shuō)，通過(guò)以適當(dāng)?shù)乃教砑宇~外的CO2，可以防止細(xì)胞內(nèi)的pH值變?yōu)閴A性或酸性，而這兩者都會(huì)抑制細(xì)胞的生長(zhǎng)。

保持二氧化碳水平

使用精確的光學(xué)非分散紅外（NDIR）傳感器測(cè)量CO2培養(yǎng)箱內(nèi)的CO2水平。使用NDIR CO2傳感器時(shí)有兩個(gè)問(wèn)題：

1. 在高海拔環(huán)境中，必須根據(jù)大氣壓的變化調(diào)整傳感器讀數(shù)。
2. 傳感器要防高濕度。空氣中的水過(guò)多會(huì)導(dǎo)致CO2傳感器內(nèi)部凝結(jié)，這會(huì)使傳感器無(wú)法工作。

保持濕度水平

雖然通常使用水盤(pán)來(lái)提高濕度，但是在打開(kāi)和關(guān)閉門(mén)時(shí)，它會(huì)帶來(lái)污染和濕度不規(guī)則的潛在問(wèn)題。因此，霧化器可與％RH傳感器一起用于提高濕度，以控制濕度。

消毒

二氧化碳培養(yǎng)箱內(nèi)部污染的風(fēng)險(xiǎn)主要圍繞真菌，病毒和細(xì)菌的交叉污染。這可以通過(guò)樣品之間的滅菌來(lái)控制。但是，重要的是，用熱或過(guò)熱水進(jìn)行的滅菌不要直接與二氧化碳傳感器接觸。因此，CO2傳感器應(yīng)以不受滅菌周期影響的方式集成到培養(yǎng)箱中。這可以通過(guò)解決

• 培養(yǎng)箱外部的氣體采樣CO2傳感器（固定式或手持式）
• 帶耐熱防潮不銹鋼罩的CO2傳感器

二氧化碳培養(yǎng)箱的局限性

越來(lái)越多的研究*域是二氧化碳培養(yǎng)箱與氧氣水平相關(guān)的局限性。常識(shí)會(huì)告訴我們，由于像人類(lèi)細(xì)胞培養(yǎng)這樣的活組織在20.9％的充滿氧氣的空氣中壯成長(zhǎng)，因此這應(yīng)該是細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)所需的氧氣水平。由于環(huán)境空氣中的氧氣含量為20.9％，因此無(wú)需將CO2培養(yǎng)箱與外界空氣密封。 

問(wèn)題在于，不同的活細(xì)胞培養(yǎng)物會(huì)在不同的氧氣水平下生長(zhǎng)。例如，當(dāng)  肺泡細(xì)胞暴露于20.9％的氧氣時(shí)，動(dòng)脈血中的氧氣水平降至10.5-13％。許多器官在氧氣含量范圍為2％至8％的范圍內(nèi)正常運(yùn)作。從邏輯上講，將每種細(xì)胞培養(yǎng)物暴露在相同的20.9％氧水平下會(huì)產(chǎn)生與暴露于體內(nèi)不同的環(huán)境，因此會(huì)改變細(xì)胞生長(zhǎng)的結(jié)果。

為細(xì)胞培養(yǎng)物創(chuàng)造厭氧條件的需求包括廣泛的應(yīng)用，包括器官組織的生長(zhǎng)，癌癥診斷，基因組治療以及用于工業(yè)，制藥和農(nóng)業(yè)科學(xué)的病毒和細(xì)菌研究。

為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，科學(xué)家們不使用CO2培養(yǎng)箱，而是使用密封的手套箱和三氣CO2 / O 2 / N 2孵化。氧氣濃度由氮?dú)饪刂疲⑼ㄟ^(guò)測(cè)量氧氣和二氧化碳間接測(cè)量。