細胞培養にCO2インキュベーターを使用する理由とは？

一般的な細胞培養液のpHは7.0～7.4です。炭酸塩pH緩衝系は生理的なpH緩衝系（ヒトの血液中の重要なpH緩衝系）であるため、ほとんどの培養においてpHを安定させるために使用されます。粉末を用いた培養を調製する際には、一定量の重炭酸ナトリウムを添加する必要がある場合がよくあります。炭酸塩をpH緩衝系として使用するほとんどの培養では、pHを安定させるために、培養液中の溶存二酸化炭素濃度を維持するために、インキュベーター内の二酸化炭素濃度を2～10%に維持する必要があります。同時に、細胞培養容器はガス交換を可能にするために、ある程度の通気性が必要です。

他の pH 緩衝システムを使用すると、CO2インキュベーター空気中の二酸化炭素濃度が低いため、細胞を二酸化炭素インキュベーターで培養しないと、培養液中のHCO3-が枯渇し、細胞の正常な成長が阻害されることがわかっています。そのため、ほとんどの動物細胞は依然としてCO2インキュベーターで培養されています。

過去数十年にわたり、細胞生物学、分子生物学、薬理学などの分野は研究において目覚ましい進歩を遂げ、同時に、これらの分野における技術の応用もそれに追随せざるを得ませんでした。典型的な生命科学実験室の機器は劇的に変化しましたが、CO2インキュベーターは依然として実験室の重要な一部であり、細胞や組織の良好な成長を維持・促進するために使用されています。しかし、技術の進歩に伴い、その機能と操作はより精密で信頼性が高く、便利になりました。今日では、CO2インキュベーターは実験室で一般的に使用される日常的な機器の一つとなり、医学、免疫学、遺伝学、微生物学、農業科学、薬理学などの研究や生産において幅広く利用されています。

CO2インキュベーターは、周囲の環境条件を制御することで、細胞や組織の生育に適した環境を作り出します。この環境制御の結果、一定の酸性度／アルカリ度（pH：7.2～7.4）、安定した温度（37℃）、高い相対湿度（95%）、安定したCO2濃度（5%）といった安定した状態が維持されるため、上記の分野の研究者たちはCO2インキュベーターの利便性に非常に魅力を感じているのです。

さらに、CO2濃度制御機能の追加と、インキュベーターの精密な温度制御のためのマイクロコントローラーの使用により、生物細胞や組織などの培養の成功率と効率が向上しました。つまり、CO2インキュベーターは、生物学研究室において従来の電気式恒温インキュベーターでは代替できない、新しいタイプのインキュベーターです。