二氧化碳濃度對細胞培養的影響是什么？

二氧化碳（CO2）濃度在細胞培養中起著至關重要的作用，主要影響包括：

1. 維持培養液pH穩定：動物細胞大多數需要微堿性環境（pH 7.2～7.4），CO2與培養基中的碳酸氫鈉（NaHCO3）構成緩沖系統，幫助維持培養液的pH值。隨著細胞代謝產生CO2，培養基會變酸，因此需要額外的CO2來平衡。

2. 細胞代謝和生長的影響：CO2是細胞代謝的產物，對細胞生長和代謝至關重要。細胞培養中不精確控制CO2分壓（pCO2），但維持在一定范圍（30 - 80 mmHg）十分重要。過高或過低的pCO2水平都不利于細胞生長、代謝以及蛋白生產和質量控制。

3. 影響細胞的代謝途徑：例如，HEK293細胞在特定的環境條件下，即使在指數生長期也會同時消耗葡萄糖和乳酸。這種代謝轉變導致細胞代謝更加平衡，細胞密度更高。

4. 細胞分化和行為的影響：pH值的偏離最佳值可以改變癌細胞的行為，包括增殖、轉移、代謝適應和腫瘤形成，通過改變選擇性pH敏感蛋白的結構和功能。此外，CO2水平的變化也會影響細胞的分化，例如，提高的CO2（和降低的pH）水平加速了培養中的人類前脂肪細胞的分化。

5. 細胞培養環境的模擬：在體外培養模型中，CO2的測量和監控至關重要。溶解CO2濃度的理想操作范圍通常為5 – 30%，具體數值由培養過程和所使用的重組細胞系決定。溶解CO2濃度過高會對細胞培養產生嚴重的負面影響，包括有害的代謝變化、生長抑制以及由此導致的生產效率低下。

6. 細胞培養的長期監測：在長時間細胞培養過程中，維持CO2水平對于保持細胞的生理狀態至關重要。例如，使用先進的技術可以實時監測細胞行為，提供對細胞遷移、增殖、分化等過程的深入理解。維持長期生命條件，如溫度、CO2濃度和濕度，可能具有挑戰性，特別是在傳統的倒置顯微鏡下進行觀察時。

綜上所述，CO2濃度對細胞培養有著多方面的影響，包括維持培養液的pH穩定、影響細胞代謝和生長、調節細胞的代謝途徑、影響細胞分化和行為，以及在細胞培養的長期監測中發揮作用。因此，精確控制CO2濃度對于細胞培養的成功至關重要。