Miksi soluviljelyssä tarvitaan hiilidioksidia?

Tyypillisen soluviljelyliuoksen pH on 7,0–7,4. Koska karbonaatti-pH-puskurijärjestelmä on fysiologinen pH-puskurijärjestelmä (se on tärkeä pH-puskurijärjestelmä ihmisveressä), sitä käytetään vakaan pH:n ylläpitämiseen useimmissa viljelmissä. Jauheviljelmiä valmistettaessa on usein lisättävä tietty määrä natriumbikarbonaattia. Useimmissa viljelmissä, jotka käyttävät karbonaattia pH-puskurijärjestelmänä, vakaan pH:n ylläpitämiseksi inkubaattorin hiilidioksidipitoisuus on pidettävä 2–10 %:ssa, jotta liuenneen hiilidioksidin pitoisuus viljelyliuoksessa säilyy. Samalla soluviljelyastioiden on oltava jossain määrin hengittäviä kaasujen vaihdon mahdollistamiseksi.

Poistaako muiden pH-puskurijärjestelmien käyttö CO2-inkubaattorin tarpeen? On havaittu, että ilman alhaisen hiilidioksidipitoisuuden vuoksi, jos soluja ei viljellä hiilidioksidiinkubaattorissa, viljelyalustan HCO3--pitoisuus vähenee ja tämä häiritsee solujen normaalia kasvua. Siksi useimpia eläinsoluja viljellään edelleen CO2-inkubaattorissa.

Viime vuosikymmeninä solubiologian, molekyylibiologian, farmakologian jne. alat ovat tehneet uskomattomia edistysaskeleita tutkimuksessa, ja samaan aikaan teknologian soveltamisen näillä aloilla on täytynyt pysyä vauhdissa. Vaikka tyypilliset biotieteiden laboratoriolaitteet ovat muuttuneet dramaattisesti, CO2-inkubaattori on edelleen tärkeä osa laboratoriota, ja sitä käytetään solujen ja kudosten kasvun ylläpitämiseen ja edistämiseen. Teknologian kehityksen myötä niiden toiminta ja käyttö ovat kuitenkin tulleet tarkemmiksi, luotettavammiksi ja kätevämmiksi. Nykyään CO2-inkubaattoreista on tullut yksi laboratorioissa yleisesti käytetyistä rutiinivälineistä, ja niitä on käytetty laajalti lääketieteen, immunologian, genetiikan, mikrobiologian, maataloustieteen ja farmakologian tutkimuksessa ja tuotannossa.

CO2-inkubaattori luo ympäristön paremmalle solujen/kudosten kasvulle kontrolloimalla ympäröiviä ympäristöolosuhteita. Olosuhteiden hallinnan tuloksena syntyy vakaat olosuhteet: esim. vakio happamuus/emäksisyys (pH: 7,2–7,4), vakaa lämpötila (37 °C), korkea suhteellinen kosteus (95 %) ja vakaa CO2-taso (5 %), minkä vuoksi edellä mainittujen alojen tutkijat ovat niin innoissaan CO2-inkubaattorin käytön kätevyydestä.

Lisäksi CO2-pitoisuuden säädön lisääminen ja mikrokontrollerin käyttö inkubaattorin tarkkaan lämpötilan säätöön ovat parantaneet biologisten solujen ja kudosten ym. viljelyn onnistumisprosenttia ja tehokkuutta. Lyhyesti sanottuna CO2-inkubaattori on uudentyyppinen inkubaattori, jota ei voida korvata tavallisella sähköisellä termostaattiinkubaattorilla biologisissa laboratorioissa.