什么是培養裝置？培養裝置的應用及原理

更新時間：2024-08-09

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什么是培養裝置？

什么是培養裝置？培養裝置的應用及原理

培養裝置是用于培養動物、昆蟲細胞、大腸桿菌、其他細菌或植物的裝置。

使這些生物和細胞易于生長的環境（溫度、濕度等）是可以控制并保持恒定的。能夠對細菌等進行振蕩培養的裝置特別被稱為生物搖床。

另外，在培養哺乳動物細胞時可以引入二氧化碳來緩沖培養基pH的裝置稱為CO 2培養箱。

培養設備的主要用途是控制溫度和濕度來培養動物細胞和微生物。此外，培養裝置經常用于包括生命科學和生物學在內的許多領域。培養大腸桿菌時，通常是為了在細菌內表達蛋白質。

工作溫度一般為37℃，這是生理條件，但根據使用目的，可以從低溫到高溫（+4℃至+70℃）使用。

盡管培養裝置的功能控制因實驗而異，但將溫度調節至合適的溫度在所有實驗中都很重要。溫度控制可以在使用氣體的氣相中或使用液體的液相中進行。兩者都可以通過墻壁加熱和冷卻。

采用氣相時，溫度易于控制、靈活調節，但溫度容易因環境溫度的影響而發生變化。另一方面，雖然液相溫度難以控制，但具有優異的保溫保冷性能。

在生物領域，存在設備中使用的溶液可能污染正在培養的樣品的風險，因此培養通常在氣相中進行。

生物搖床是一種培養裝置，可以執行混合液體培養基和空氣所需的“搖動"。 “搖動"有兩種：左右搖動和旋轉搖動；在試管和圓底燒瓶培養中，使用左右搖動，在帶有擋板的錐形瓶中，使用旋轉搖動。

在生物實驗室中，經常使用錐形瓶進行培養，帶有擋板的錐形瓶可以使培養基和空氣輕松混合，從而可以縮短生長時間。

CO 2培養箱是一種可以控制CO 2供應和濕度的培養裝置。培養在約5 % CO 2中進行，以保持培養基的 pH 恒定。此外， pH 緩沖劑（例如碳酸氫鈉）通常用于防止pH突然變化。

濕度的控制是在設備內部安裝一個裝有無菌水的托盤，并通過自然蒸發將濕度保持在90-95%。培養哺乳動物細胞時，根據貼壁細胞和漂浮細胞的不同，培養方法也不同。培養貼壁細胞時，只需將含有細胞的培養皿放置在培養箱中即可增加細胞，但培養漂浮細胞時，裝置內部安裝有攪拌器，需要在攪拌器上不斷攪拌培養基。

細菌培養裝置配有雙金屬恒溫器，可將培養裝置內部保持在38℃。該設備主要供食品加工企業用來培養微生物（大腸桿菌、沙門氏菌等）并進行生長測試。其特征在于，可以利用熒光燈來識別因試劑而變色的微生物。

在生物領域的研究和醫學領域的測試中，使用稱為微生物培養裝置的培養裝置來培養細菌和真菌（霉菌、酵母等）。

細胞培養裝置通常用于培養人類來源的哺乳動物細胞。主要實驗目的是細胞觀察和細胞內表達的蛋白質的利用。

為了防止實驗過程中細胞脫落，有一個稱為培養基更換的過程，即通過抽吸除去舊培養基并添加新培養基的過程，還有將生長的細胞以一定的溫度均勻接種到多個培養容器中的過程。預定的大小和密度是每隔幾天發生的一個過程。

對于研究人員和工程師來說，需要花費大量的時間來掌握和學習這些任務，并且定期更換培養基是一個巨大的負擔。因此，近年來，各廠家開發了可以自動控制傳代和培養基更換的“自動化細胞培養裝置"。該設備使我們能夠穩定地獲得恒定數量的高質量細胞。

日本制造商和實驗室通常將培養設備稱為培養箱。然而，孵化器原本是鳥類和爬行動物的蛋孵化器的意思。培養箱一詞源于保持恒溫的設備，也指培養設備。在論文等中將培養裝置稱為培養箱是錯誤的。各設備的英文表示法如下。