摘要
 

　　常規(guī)恒溫?fù)u床無(wú)法直接放置在二氧化碳培養(yǎng)箱內(nèi)部，培養(yǎng)箱內(nèi)部高溫、高濕、弱酸性 CO?環(huán)境，會(huì)造成普通搖床腐蝕、元器件損壞，皮帶磨損還會(huì)帶來(lái)污染風(fēng)險(xiǎn)。耐二氧化碳搖床，又稱 CO?培養(yǎng)箱內(nèi)置搖床，是專門放置于二氧化碳培養(yǎng)箱腔體內(nèi)部使用的專用振蕩設(shè)備。本文結(jié)合磁驅(qū)動(dòng)型耐 CO?搖床產(chǎn)品特性，介紹該設(shè)備定義、結(jié)構(gòu)原理、關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)、應(yīng)用場(chǎng)景以及選型注意事項(xiàng)。
 

　　1 耐二氧化碳搖床的定義與產(chǎn)生背景
 

　　哺乳動(dòng)物懸浮細(xì)胞培養(yǎng)、雜交瘤細(xì)胞、病毒包裝、重組蛋白表達(dá)等實(shí)驗(yàn)，需要同時(shí)滿足 37℃恒溫、5% CO?氣體、95% 左右高濕度的弱酸性密閉環(huán)境，同時(shí)培養(yǎng)液需要持續(xù)振蕩，防止細(xì)胞沉降團(tuán)聚，提升營(yíng)養(yǎng)與氣體傳質(zhì)效率。
 

　　傳統(tǒng)二氧化碳培養(yǎng)箱只能提供靜態(tài)培養(yǎng)條件，細(xì)胞靜置培養(yǎng)容易沉淀結(jié)團(tuán)；普通實(shí)驗(yàn)室搖床，電子元器件、皮帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)不耐高濕 CO?酸性環(huán)境，主機(jī)直接放入培養(yǎng)箱，水汽與二氧化碳會(huì)腐蝕電路金屬部件；皮帶摩擦產(chǎn)生橡膠微粒，還會(huì)引入雜質(zhì)污染細(xì)胞樣本。一體式 CO?振蕩培養(yǎng)箱采購(gòu)成本較高，很多實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)配備普通 CO?培養(yǎng)箱，希望通過(guò)外置配套搖床實(shí)現(xiàn)懸浮振蕩培養(yǎng)。耐二氧化碳搖床就是為解決這一矛盾開(kāi)發(fā)的專用儀器，搖床主機(jī)放置在 CO?培養(yǎng)箱腔體內(nèi)部，控制器分離放置箱體外部，在不改動(dòng)原有培養(yǎng)箱氣體溫控系統(tǒng)前提下，實(shí)現(xiàn)樣品持續(xù)振蕩。該設(shè)備既可以在 CO?培養(yǎng)箱內(nèi)工作，取出之后也可以作為普通水平搖床在實(shí)驗(yàn)臺(tái)面上使用，一機(jī)兩用，提升設(shè)備利用率。以 LYCQ?Ⅰ 磁驅(qū)動(dòng)振蕩器為代表的機(jī)型，屬于磁力驅(qū)動(dòng)式耐二氧化碳搖床，是目前主流的產(chǎn)品形態(tài)。
 

　　2 耐二氧化碳搖床核心結(jié)構(gòu)與工作原理
 

　　耐二氧化碳搖床分為兩大部分：箱內(nèi)振蕩主機(jī)、外置分體控制器，兩者通過(guò)線纜穿過(guò)培養(yǎng)箱的設(shè)備測(cè)試孔進(jìn)行連接，主機(jī)本體不帶電源模塊，電源與控制單元全部置于培養(yǎng)箱外部。
 

　　主機(jī)內(nèi)部采用磁力耦合驅(qū)動(dòng)原理，摒棄傳統(tǒng)皮帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。外部控制器發(fā)送轉(zhuǎn)速指令，主機(jī)內(nèi)部電磁組件通過(guò)磁力耦合帶動(dòng)搖板做水平回旋軌道振蕩，動(dòng)力依靠磁場(chǎng)傳遞，主機(jī)腔體內(nèi)部沒(méi)有電機(jī)、皮帶、電刷這類易損耗部件。整機(jī)最大功耗僅 20W，運(yùn)行過(guò)程產(chǎn)熱很小，幾乎不會(huì)改變培養(yǎng)箱內(nèi)部溫度狀態(tài)，保障細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境穩(wěn)定。搖板托盤多采用不銹鋼耐腐蝕材質(zhì)，適應(yīng)高濕、弱酸性環(huán)境長(zhǎng)期運(yùn)行，設(shè)備可以耐受最高 60℃溫度，20% CO?濃度，濕度小于 99% RH 的環(huán)境條件，滿足絕大多數(shù)細(xì)胞培養(yǎng)工況。
 

　　外置 LED 數(shù)顯控制器具備轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、0?999h 定時(shí)、斷電記憶功能；控制器背部帶有強(qiáng)磁，能夠直接吸附在 CO?培養(yǎng)箱金屬外殼表面，無(wú)需開(kāi)啟箱門就可以讀取轉(zhuǎn)速、時(shí)間參數(shù)，修改運(yùn)行設(shè)置。這樣減少頻繁開(kāi)門帶來(lái)的溫度波動(dòng)、CO?氣體流失，也降低外界環(huán)境帶入污染的概率，即便培養(yǎng)箱腔體內(nèi)部沒(méi)有電源插座，設(shè)備依然可以正常運(yùn)行。

 

　　3 關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)勢(shì)
 

　　第一，適配 CO?培養(yǎng)箱嚴(yán)苛環(huán)境。整機(jī)主機(jī)做防腐防護(hù)，無(wú)皮帶傳動(dòng)，避免皮帶磨損顆粒污染細(xì)胞體系，減少實(shí)驗(yàn)污染風(fēng)險(xiǎn)。磁力驅(qū)動(dòng)產(chǎn)熱低，不會(huì)干擾培養(yǎng)箱原有溫控體系，維持培養(yǎng)環(huán)境一致性。第二，分體式控制，降低環(huán)境擾動(dòng)。控制器在箱體外部，不用反復(fù)開(kāi)啟培養(yǎng)箱門調(diào)整參數(shù)，節(jié)約氣體消耗，減少溫度與 CO?濃度波動(dòng)，對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間細(xì)胞擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)意義明顯。第三，運(yùn)行剪切力溫和。磁力驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)平緩，回旋振蕩模式液體剪切應(yīng)力低，不會(huì)對(duì)懸浮動(dòng)物細(xì)胞造成機(jī)械損傷，適配 CHO、HEK293 等較為脆弱的哺乳動(dòng)物懸浮細(xì)胞。第四，使用靈活，通用性強(qiáng)。設(shè)備可以放置 CO?箱內(nèi)開(kāi)展細(xì)胞培養(yǎng)，取出主機(jī)放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)面，可作為普通水平搖床，開(kāi)展微生物混勻、生物化學(xué)反應(yīng)，拓展設(shè)備使用場(chǎng)景。第五，承載能力強(qiáng)，樣品兼容性廣。以 LYCQ?Ⅰ 為例，托盤支持多種規(guī)格錐形瓶，從 50ml 小樣品瓶到 5000ml 大搖瓶均可放置；夾具支持粘板、彈簧夾具、萬(wàn)用夾具多種選配，適配不同容器；最大載重可達(dá) 80kg，可以滿足批量樣品同步振蕩需求。
 

　　4 主要應(yīng)用場(chǎng)景與選型注意事項(xiàng)
 

　　該設(shè)備核心應(yīng)用集中生命科學(xué)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域：哺乳動(dòng)物懸浮細(xì)胞擴(kuò)增、雜交瘤細(xì)胞培養(yǎng)、抗體蛋白表達(dá)、病毒載體包裝、微生物在 CO?條件下的振蕩培養(yǎng)、生物雜交反應(yīng)等。對(duì)于已經(jīng)配置二氧化碳培養(yǎng)箱，又需要懸浮振蕩培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)室，相比采購(gòu)一體式振蕩 CO?培養(yǎng)箱，該設(shè)備可以充分利用現(xiàn)有儀器資源，降低投入成本。
 

　　選型時(shí)需要關(guān)注幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：首先確認(rèn)設(shè)備耐受溫濕度、CO?濃度參數(shù)，匹配培養(yǎng)箱工況；其次關(guān)注振幅，不同振幅帶來(lái)液體擾動(dòng)效果不同，大體積搖瓶一般選擇 50mm 振幅，小體積樣品可選 25mm 振幅；第三核對(duì)托盤尺寸、最大載重、可承載搖瓶規(guī)格，確認(rèn)滿足自己樣品通量；第四留意定時(shí)范圍、轉(zhuǎn)速區(qū)間以及轉(zhuǎn)速精度；同時(shí)確認(rèn)夾具配置，是否適配實(shí)驗(yàn)所用培養(yǎng)容器。日常使用中主機(jī)放置箱體內(nèi)，需要定期取出做清潔消毒，避免培養(yǎng)液灑落殘留腐蝕設(shè)備，延長(zhǎng)儀器使用壽命。
 

　　耐二氧化碳搖床填補(bǔ)普通 CO?培養(yǎng)箱缺少振蕩功能的空白，磁力驅(qū)動(dòng)分體式結(jié)構(gòu)兼顧環(huán)境耐受性與操作便捷性，在細(xì)胞生物學(xué)、生物制藥上游實(shí)驗(yàn)中，已經(jīng)成為重要配套儀器。