เหตุใดจึงจำเป็นต้องใช้ CO2 ในการเพาะเลี้ยงเซลล์?

ค่า pH ของสารละลายเพาะเลี้ยงเซลล์ทั่วไปอยู่ระหว่าง 7.0 ถึง 7.4 เนื่องจากระบบบัฟเฟอร์ pH คาร์บอเนตเป็นระบบบัฟเฟอร์ pH ทางสรีรวิทยา (เป็นระบบบัฟเฟอร์ pH ที่สำคัญในเลือดมนุษย์) จึงใช้เพื่อรักษาค่า pH ให้คงที่ในวัฒนธรรมส่วนใหญ่ มักต้องเติมโซเดียมไบคาร์บอเนตในปริมาณหนึ่งเมื่อเตรียมวัฒนธรรมด้วยผง สำหรับวัฒนธรรมส่วนใหญ่ที่ใช้คาร์บอเนตเป็นระบบบัฟเฟอร์ pH เพื่อรักษาค่า pH ให้คงที่ จำเป็นต้องรักษาคาร์บอนไดออกไซด์ในตู้ฟักให้อยู่ระหว่าง 2-10% เพื่อรักษาความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายอยู่ในสารละลายเพาะเลี้ยง ในเวลาเดียวกัน ภาชนะเพาะเลี้ยงเซลล์จะต้องระบายอากาศได้บ้างเพื่อให้แลกเปลี่ยนก๊าซได้

การใช้ระบบบัฟเฟอร์ pH อื่น ๆ ช่วยลดความจำเป็นในการใช้ตู้ฟัก CO2 หรือไม่? พบว่าเนื่องจากคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศมีความเข้มข้นต่ำ หากไม่เพาะเลี้ยงเซลล์ในตู้ฟักคาร์บอนไดออกไซด์ HCO3- ในอาหารเลี้ยงเชื้อจะหมดลง ซึ่งจะไปขัดขวางการเจริญเติบโตตามปกติของเซลล์ ดังนั้น เซลล์สัตว์ส่วนใหญ่จึงยังคงเพาะเลี้ยงในตู้ฟัก CO2

ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา สาขาวิชาชีววิทยาเซลล์ ชีววิทยาโมเลกุล เภสัชวิทยา ฯลฯ ได้ก้าวหน้าอย่างน่าทึ่งในการวิจัย และในขณะเดียวกัน การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีในสาขาเหล่านี้ก็ต้องก้าวให้ทัน แม้ว่าอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ชีวภาพทั่วไปจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก แต่ตู้ฟัก CO2 ยังคงเป็นส่วนสำคัญของห้องปฏิบัติการ และใช้เพื่อจุดประสงค์ในการรักษาและส่งเสริมการเจริญเติบโตของเซลล์และเนื้อเยื่อให้ดีขึ้น อย่างไรก็ตาม ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี การทำงานและการทำงานของตู้ฟัก CO2 จึงแม่นยำ เชื่อถือได้ และสะดวกสบายมากขึ้น ปัจจุบัน ตู้ฟัก CO2 กลายเป็นเครื่องมือประจำที่ใช้กันทั่วไปในห้องปฏิบัติการ และถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิจัยและการผลิตในทางการแพทย์ ภูมิคุ้มกันวิทยา พันธุศาสตร์ จุลชีววิทยา วิทยาศาสตร์การเกษตร และเภสัชวิทยา

ตู้ฟักไข่ CO2 สร้างสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตของเซลล์/เนื้อเยื่อ โดยควบคุมสภาพแวดล้อมโดยรอบ ผลลัพธ์ของการควบคุมสภาพแวดล้อมจะสร้างสภาพแวดล้อมที่เสถียร เช่น ความเป็นกรด/ด่างคงที่ (pH: 7.2-7.4) อุณหภูมิคงที่ (37°C) ความชื้นสัมพัทธ์สูง (95%) และระดับ CO2 คงที่ (5%) ซึ่งเป็นสาเหตุที่นักวิจัยในสาขาข้างต้นจึงกระตือรือร้นเกี่ยวกับความสะดวกในการใช้ตู้ฟักไข่ CO2 มาก

นอกจากนี้ การเพิ่มการควบคุมความเข้มข้นของ CO2 และการใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำของตู้ฟักไข่ยังช่วยปรับปรุงอัตราความสำเร็จและประสิทธิภาพในการเพาะเลี้ยงเซลล์และเนื้อเยื่อทางชีวภาพ ฯลฯ กล่าวโดยสรุป ตู้ฟักไข่ CO2 เป็นตู้ฟักไข่ประเภทใหม่ที่ไม่สามารถใช้แทนตู้ฟักไข่แบบเทอร์โมสตัทไฟฟ้าทั่วไปในห้องปฏิบัติการทางชีวภาพได้