Warum wird in der Zellkultur CO2 benötigt?

Der pH-Wert einer typischen Zellkulturlösung liegt zwischen 7,0 und 7,4. Da es sich bei dem Carbonat-pH-Puffersystem um ein physiologisches Puffersystem handelt (es ist ein wichtiges pH-Puffersystem im menschlichen Blut), wird es in den meisten Kulturen zur Aufrechterhaltung eines stabilen pH-Werts verwendet. Bei der Herstellung von Kulturen mit Pulvern muss häufig eine gewisse Menge Natriumbicarbonat zugegeben werden. Bei den meisten Kulturen, die Carbonat als pH-Puffersystem verwenden, muss der Kohlendioxidgehalt im Inkubator zwischen 2 und 10 % gehalten werden, um einen stabilen pH-Wert zu gewährleisten und die Konzentration an gelöstem Kohlendioxid in der Kulturlösung aufrechtzuerhalten. Gleichzeitig müssen die Zellkulturgefäße einigermaßen atmungsaktiv sein, um einen Gasaustausch zu ermöglichen.

Macht die Verwendung anderer pH-Puffersysteme einen CO2-Inkubator überflüssig? Es wurde festgestellt, dass aufgrund der niedrigen Kohlendioxidkonzentration in der Luft, wenn die Zellen nicht in einem Kohlendioxid-Inkubator kultiviert werden, der HCO3-Gehalt im Kulturmedium abnimmt, was das normale Zellwachstum beeinträchtigt. Daher werden die meisten tierischen Zellen weiterhin in einem CO2-Inkubator kultiviert.

In den letzten Jahrzehnten wurden in der Zellbiologie, Molekularbiologie und Pharmakologie erstaunliche Forschungsfortschritte erzielt, während gleichzeitig die technologische Entwicklung in diesen Bereichen Schritt halten musste. Obwohl sich die typische Laborausrüstung in den Biowissenschaften stark verändert hat, ist der CO₂-Inkubator nach wie vor ein wichtiger Bestandteil des Labors und dient der Erhaltung und Förderung des Zell- und Gewebewachstums. Mit dem technologischen Fortschritt sind Funktion und Bedienung jedoch präziser, zuverlässiger und komfortabler geworden. CO₂-Inkubatoren gehören heute zu den gängigen Laborgeräten und finden breite Anwendung in Forschung und Produktion in Medizin, Immunologie, Genetik, Mikrobiologie, Agrarwissenschaften und Pharmakologie.

Ein CO₂-Inkubator schafft durch die Kontrolle der Umgebungsbedingungen eine Umgebung für besseres Zell-/Gewebewachstum. Die Zustandskontrolle sorgt für stabile Bedingungen: z. B. konstanter Säure-Basen-Wert (pH: 7,2–7,4), stabile Temperatur (37 °C), hohe relative Luftfeuchtigkeit (95 %) und stabiler CO₂-Gehalt (5 %). Deshalb sind Forscher in den oben genannten Bereichen so begeistert vom Komfort eines CO₂-Inkubators.

Darüber hinaus wurden durch die zusätzliche CO2-Konzentrationskontrolle und den Einsatz eines Mikrocontrollers zur präzisen Temperaturregelung des Inkubators die Erfolgsrate und Effizienz der Kultivierung biologischer Zellen und Gewebe usw. verbessert. Kurz gesagt: Der CO2-Inkubator ist ein neuartiger Inkubatortyp, der in biologischen Laboren nicht durch herkömmliche Inkubatoren mit elektrischem Thermostat ersetzt werden kann.