細胞培養為什么需要使用二氧化碳培養箱？
這是因為二氧化碳培養箱能模擬細胞在體內的生理環境，滿足細胞在體外生長、增殖和代謝所需的基本條件。以下是具體的科學解釋與功能需求：

一、維持培養基pH穩定——CO?的核心作用

大多數哺乳動物細胞培養使用含碳酸氫鹽緩沖體系（如NaHCO?）的培養基。這個緩沖體系在CO?存在下維持弱堿性（pH 7.2–7.4），與人體內細胞外液pH接近。

其化學反應如下：

mathematica復制編輯CO? + H?O ? H?CO? ? H? + HCO??

• 在二氧化碳培養箱中，CO?氣體被維持在一個穩定濃度（通常為5%），以與培養基中NaHCO?形成動態平衡，從而維持培養基pH值恒定。

• 若缺乏CO?，培養基會因碳酸氫鹽離解失衡而變堿，導致細胞生理功能紊亂甚至死亡。

二、維持恒溫環境——模仿體溫

哺乳動物細胞通常在37°C條件下生長，這是人體正常體溫。二氧化碳培養箱配有恒溫控制系統，可長期保持此溫度，有利于細胞正常代謝。

若溫度偏離這一范圍，細胞的增殖速度、蛋白質合成與酶活性均會受到影響。

三、保持高濕度環境——防止培養液蒸發

培養基的成分和體積非常重要。為了減少蒸發損失和防止滲透壓變化，培養箱通過加濕系統（如水盤）將相對濕度控制在90%以上，從而保護細胞生存環境。

四、控制氣體成分——模擬生理條件

除了CO?濃度，部分細胞（如干細胞、癌細胞）對氧氣濃度也敏感。某些二氧化碳培養箱支持控制O?濃度（例如低氧培養為1%–3%），以模擬腫瘤缺氧微環境或胚胎發育初期的低氧狀態。

五、提供無菌空間——避免污染

細胞對污染高度敏感。二氧化碳培養箱常配備：

• HEPA高效空氣過濾器，過濾空氣中的塵埃和微生物；

• 紫外燈（部分型號），用于內部滅菌；

• 無縫內膽設計，便于清潔消毒。

這些措施保障培養環境清潔，有效避免細菌、真菌、支原體等污染。

六、實驗可重復性與長期培養保障

科學實驗尤其是細胞研究要求環境可控、數據可重復。二氧化碳培養箱通過精確調控環境變量（溫度、濕度、氣體）為細胞生長提供標準化、穩定的外部條件，使研究結果更具有一致性與可比性。

七、常見應用場景

• 腫瘤細胞系、免疫細胞、干細胞等培養

• 基因轉染、藥物篩選、細胞毒性實驗

• 疫苗、抗體生產前的細胞擴增

• 病毒感染實驗（如流感病毒、冠狀病毒研究）

總結

使用二氧化碳培養箱的原因在于它能夠提供一個接近體內微環境的模擬系統，滿足哺乳動物細胞對溫度、pH、濕度和氣體濃度的多重要求。這種環境調控對確保細胞健康生長、實驗數據可靠性及結果可重復性具有重要意義。