เหตุใดจึงต้องใช้ตู้บ่มเพาะ CO2 ในการเพาะเลี้ยงเซลล์?

ค่า pH ของสารละลายเพาะเลี้ยงเซลล์โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 7.0 ถึง 7.4 เนื่องจากระบบบัฟเฟอร์ pH คาร์บอเนตเป็นระบบบัฟเฟอร์ pH ทางสรีรวิทยา (เป็นระบบบัฟเฟอร์ pH ที่สำคัญในเลือดมนุษย์) จึงใช้ในการรักษาระดับ pH ให้คงที่ในสารละลายเพาะเลี้ยงส่วนใหญ่ มักจำเป็นต้องเติมโซเดียมไบคาร์บอเนตในปริมาณที่เหมาะสมเมื่อเตรียมสารละลายเพาะเลี้ยงจากผงเซลล์ สำหรับสารละลายเพาะเลี้ยงส่วนใหญ่ที่ใช้คาร์บอเนตเป็นระบบบัฟเฟอร์ pH เพื่อรักษาระดับ pH ให้คงที่ จำเป็นต้องรักษาระดับคาร์บอนไดออกไซด์ในตู้เพาะเลี้ยงให้อยู่ระหว่าง 2-10% เพื่อรักษาระดับความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายอยู่ในสารละลายเพาะเลี้ยง ในขณะเดียวกัน ภาชนะเพาะเลี้ยงเซลล์จำเป็นต้องมีการระบายอากาศได้บ้างเพื่อให้เกิดการแลกเปลี่ยนก๊าซ

การใช้ระบบบัฟเฟอร์ pH อื่นๆ จะช่วยขจัดความจำเป็นในการใช้ระบบบัฟเฟอร์ pH อื่นๆ ได้หรือไม่ตู้ฟักไข่ CO2มีการค้นพบว่าเนื่องจากความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศต่ำ หากเซลล์ไม่ได้รับการเพาะเลี้ยงในตู้อบที่มีคาร์บอนไดออกไซด์ ไอออน HCO3- ในอาหารเลี้ยงเซลล์จะลดลง ซึ่งจะรบกวนการเจริญเติบโตตามปกติของเซลล์ ดังนั้นเซลล์สัตว์ส่วนใหญ่จึงยังคงได้รับการเพาะเลี้ยงในตู้อบที่มีคาร์บอนไดออกไซด์อยู่

ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา สาขาชีววิทยาของเซลล์ ชีววิทยาโมเลกุล เภสัชวิทยา ฯลฯ ได้ก้าวหน้าอย่างน่าทึ่งในการวิจัย และในขณะเดียวกัน การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีในสาขาเหล่านี้ก็ต้องพัฒนาให้ทัน แม้ว่าอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ชีวภาพทั่วไปจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก แต่ตู้บ่มเพาะ CO2 ยังคงเป็นส่วนสำคัญของห้องปฏิบัติการ และใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการบำรุงรักษาและส่งเสริมการเจริญเติบโตของเซลล์และเนื้อเยื่อให้ดียิ่งขึ้น อย่างไรก็ตาม ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี ฟังก์ชันและการใช้งานของตู้บ่มเพาะ CO2 จึงมีความแม่นยำ น่าเชื่อถือ และสะดวกยิ่งขึ้น ปัจจุบัน ตู้บ่มเพาะ CO2 กลายเป็นเครื่องมือประจำที่ใช้กันทั่วไปในห้องปฏิบัติการ และมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในการวิจัยและการผลิตในด้านการแพทย์ ภูมิคุ้มกันวิทยา พันธุศาสตร์ จุลชีววิทยา วิทยาศาสตร์การเกษตร และเภสัชวิทยา

ตู้บ่มเพาะ CO2 สร้างสภาพแวดล้อมที่เอื้อต่อการเจริญเติบโตของเซลล์/เนื้อเยื่อได้ดียิ่งขึ้น โดยการควบคุมสภาวะแวดล้อมโดยรอบ ผลลัพธ์ของการควบคุมสภาวะดังกล่าวคือ สภาวะที่คงที่ เช่น ความเป็นกรด/ด่างคงที่ (pH: 7.2-7.4) อุณหภูมิคงที่ (37°C) ความชื้นสัมพัทธ์สูง (95%) และระดับ CO2 คงที่ (5%) ซึ่งเป็นเหตุผลที่นักวิจัยในสาขาต่างๆ ดังกล่าวต่างตื่นเต้นกับความสะดวกสบายในการใช้ตู้บ่มเพาะ CO2

นอกจากนี้ การเพิ่มระบบควบคุมความเข้มข้นของ CO2 และการใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อควบคุมอุณหภูมิของตู้บ่มเพาะอย่างแม่นยำ ทำให้เพิ่มอัตราความสำเร็จและประสิทธิภาพในการเพาะเลี้ยงเซลล์และเนื้อเยื่อทางชีวภาพได้ดีขึ้น กล่าวโดยสรุป ตู้บ่มเพาะ CO2 เป็นตู้บ่มเพาะชนิดใหม่ที่ไม่สามารถทดแทนตู้บ่มเพาะแบบใช้เทอร์โมสตัทไฟฟ้าทั่วไปในห้องปฏิบัติการชีววิทยาได้