لماذا نستخدم حاضنة ثاني أكسيد الكربون لزراعة الخلايا؟

يتراوح الرقم الهيدروجيني لمحلول زراعة الخلايا النموذجي بين 7.0 و7.4. ونظرًا لأن نظام كربونات الصوديوم كمنظم للرقم الهيدروجيني هو نظام فسيولوجي (فهو نظام مهم في دم الإنسان)، فإنه يُستخدم للحفاظ على استقرار الرقم الهيدروجيني في معظم المزارع. غالبًا ما يلزم إضافة كمية معينة من بيكربونات الصوديوم عند تحضير المزارع باستخدام المساحيق. بالنسبة لمعظم المزارع التي تستخدم الكربونات كمنظم للرقم الهيدروجيني، وللحفاظ على استقرار الرقم الهيدروجيني، يجب الحفاظ على تركيز ثاني أكسيد الكربون في الحاضنة بين 2 و10% للحفاظ على تركيز ثاني أكسيد الكربون المذاب في محلول الزراعة. في الوقت نفسه، يجب أن تكون أوعية زراعة الخلايا قابلة للتهوية إلى حد ما للسماح بتبادل الغازات.

هل يُغني استخدام أنظمة أخرى لتنظيم الرقم الهيدروجيني عن الحاجة إلى...حاضنة ثاني أكسيد الكربونلقد وُجد أنه نظرًا لانخفاض تركيز ثاني أكسيد الكربون في الهواء، إذا لم تُزرع الخلايا في حاضنة ثاني أكسيد الكربون، فإن أيونات البيكربونات (HCO3-) ستنفد في وسط الزرع، مما يعيق نمو الخلايا الطبيعي. لذلك، لا تزال معظم الخلايا الحيوانية تُزرع في حاضنة ثاني أكسيد الكربون.

على مدى العقود القليلة الماضية، حققت مجالات بيولوجيا الخلية، والبيولوجيا الجزيئية، وعلم الأدوية، وغيرها، تقدماً مذهلاً في البحث العلمي، وفي الوقت نفسه، كان لا بد من مواكبة هذا التطور التكنولوجي في هذه المجالات. ورغم التغيرات الجذرية التي طرأت على معدات مختبرات علوم الحياة، لا تزال حاضنة ثاني أكسيد الكربون تُشكل جزءاً أساسياً من المختبر، حيث تُستخدم للحفاظ على نمو الخلايا والأنسجة وتعزيزه. ومع ذلك، وبفضل التقدم التكنولوجي، أصبحت وظائفها وتشغيلها أكثر دقة وموثوقية وسهولة في الاستخدام. واليوم، أصبحت حاضنات ثاني أكسيد الكربون من الأدوات الروتينية الشائعة الاستخدام في المختبرات، وتُستخدم على نطاق واسع في البحث والإنتاج في مجالات الطب، وعلم المناعة، وعلم الوراثة، وعلم الأحياء الدقيقة، والعلوم الزراعية، وعلم الأدوية.

تُهيئ حاضنة ثاني أكسيد الكربون بيئةً مثاليةً لنمو الخلايا والأنسجة من خلال التحكم في الظروف البيئية المحيطة. وينتج عن هذا التحكم ظروف مستقرة، مثل ثبات الحموضة/القلوية (الأس الهيدروجيني: 7.2-7.4)، وثبات درجة الحرارة (37 درجة مئوية)، وارتفاع الرطوبة النسبية (95%)، وثبات مستوى ثاني أكسيد الكربون (5%). ولذلك، يُبدي الباحثون في المجالات المذكورة حماسًا كبيرًا لسهولة استخدام حاضنة ثاني أكسيد الكربون.

بالإضافة إلى ذلك، مع إضافة نظام التحكم في تركيز ثاني أكسيد الكربون واستخدام وحدة تحكم دقيقة للتحكم في درجة حرارة الحاضنة، تحسّن معدل نجاح وكفاءة استزراع الخلايا والأنسجة البيولوجية، وغيرها. باختصار، تُعدّ حاضنة ثاني أكسيد الكربون نوعًا جديدًا من الحاضنات لا يُمكن الاستغناء عنه بالحاضنات الكهربائية التقليدية في المختبرات البيولوجية.