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二氧化碳培養(yǎng)箱在醫(yī)藥及生命科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

更新時(shí)間:2018-06-12  |  點(diǎn)擊率:1709

   細(xì)胞培養(yǎng)是醫(yī)學(xué)、免疫學(xué)、遺傳學(xué)、微生物、農(nóng)業(yè)科學(xué)、生命科學(xué)、藥物研發(fā)與生產(chǎn)等醫(yī)療相關(guān)領(lǐng)域中的重要課題,而要研究細(xì)胞的功能、代謝以及細(xì)胞對(duì)環(huán)境諸因素影響的反應(yīng)等,就需要在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)離體模擬體內(nèi)條件營造能維持正常生命活動(dòng)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(xì)胞在體生長(zhǎng)環(huán)境的科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備,也是實(shí)驗(yàn)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(gè)方面具有相當(dāng)?shù)目刂颇芰俺掷m(xù)穩(wěn)定性:


   1、加熱并使箱內(nèi)溫度持續(xù)穩(wěn)定。細(xì)胞對(duì)溫度的變化是非常敏感的,大多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞在超過40℃的環(huán)境下僅能存活數(shù)小時(shí)。細(xì)胞培養(yǎng)溫度需要與其在體條件相一致,細(xì)胞種類不同,所需要的溫度范圍各異,比如絕大多數(shù)哺乳動(dòng)物細(xì)胞需要維持在37℃±1℃,魚類一般在28℃±1℃。

   2、相對(duì)濕度大多數(shù)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(xì)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(zhǎng)時(shí)間維持二氧化碳濃度持續(xù)穩(wěn)定,通常情況下為5%,因?yàn)镃O2不但是細(xì)胞所需成分,還是細(xì)胞代謝產(chǎn)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(duì)穩(wěn)定。

   4、培養(yǎng)基的酸堿度需要恒定,絕大多數(shù)細(xì)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(bǔ)充。

       此外,污染防治也是一個(gè)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(dǎo)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(dāng)?shù)拇碳づc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(jī)構(gòu)也出臺(tái)了相關(guān)的技術(shù)指導(dǎo)方針,例如歐盟藥典就要求如果在160℃下進(jìn)行干熱滅菌,滅菌時(shí)間不得短于兩小時(shí)。
    
       近幾年,醫(yī)療行業(yè)加大了基礎(chǔ)研發(fā)的投入與力度,也培育了二氧化碳培養(yǎng)箱的應(yīng)用領(lǐng)域。
典型應(yīng)用:
   1、干細(xì)胞培養(yǎng)與再生醫(yī)學(xué)康復(fù)治療的基礎(chǔ)研究,干祖細(xì)胞的分化多潛能屬性使得干細(xì)胞成為研究熱點(diǎn),科學(xué)家渴望借助干細(xì)胞找到眾多疾病的治療技術(shù)路線。以干細(xì)胞組織工程為目標(biāo)的培養(yǎng)研究需要二氧化碳為對(duì)環(huán)境敏感的干細(xì)胞提供異常穩(wěn)定的體外培養(yǎng)環(huán)境,以期再現(xiàn)在體環(huán)境。
干細(xì)胞的應(yīng)用也有多種,比如皮膚干細(xì)胞在康復(fù)醫(yī)學(xué)、燒傷醫(yī)學(xué)及整容美容上的應(yīng)用,口腔醫(yī)學(xué)、白血病、心血管疾病的研究與治療上等需要數(shù)量可觀的干細(xì)胞,這些都需要生物反應(yīng)器或者大規(guī)模培養(yǎng)來提供充足的細(xì)胞儲(chǔ)備。細(xì)胞系的培養(yǎng)也需要二氧化碳培養(yǎng)箱的強(qiáng)力支撐。
 

   2、藥物篩選應(yīng)用?,F(xiàn)代藥物開發(fā)高通量篩選需要二氧化碳培養(yǎng)箱助力細(xì)胞培養(yǎng)。
 

   3、疫苗研發(fā)。細(xì)胞的大規(guī)模培養(yǎng)與生物反應(yīng)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(xì)胞自噬,近十年來逐漸成為研究熱點(diǎn),諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的關(guān)注更是讓自噬成為焦點(diǎn)。細(xì)胞自噬( Autophagy) 是以細(xì)胞質(zhì)空泡化為特征的溶酶體依賴性降解途徑。通過自噬,細(xì)胞清除受損或衰老的細(xì)胞器、降解半衰期長(zhǎng)或過剩聚集蛋白,對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化、發(fā)育和維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)具有重要作用。研究細(xì)胞自噬機(jī)理,以及自噬基因變異與諸多疾病的關(guān)系,有望讓科學(xué)為人類健康做出更直觀的貢獻(xiàn)。


   6、各種非常態(tài)毒理研究,比如低氧條件對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)性狀的研究、高二氧化碳對(duì)器官組織細(xì)胞的刺激作用、環(huán)境對(duì)細(xì)胞組織的脅迫效應(yīng)等。

 

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