赛默飞3111 CO2培养箱能否用于微生物厌氧培养?

赛默飞(Thermo Scientific)Forma Series II 型号 3111 水套式 CO₂ 培养箱并没有专为厌氧微生物培养设计或优化,其原生功能集中在 CO₂ 控制、温湿度稳定和洁净室空气过滤。下面从 12 个维度深度分析其在微生物厌氧培养中的适用性、限制及改造建议

一、3111 的原生设计目标 

1. CO₂ 控制与温湿度稳定性

3111 配置标准热导(TC)CO₂ 传感器,CO₂ 范围为 0–20%,温控在环境温度上 +5–50 ℃,温度均匀性 ±0.2 ℃,湿度高达 90% RH 。它采用三层结构、内置 HEPA 风/净化和水套加热,擅长哺乳动物细胞及微生物中对 CO₂ 环境要求不高的常规实验。

2. 进阶选件——缺氧能力

虽然 3111 属单气 CO₂ 型,但其姐妹型号如 3130/3131/3140/3141 提供氧气控制(1–21% O₂),即 tri-gas 应用 。这说明该系列具备可扩展性,理论上为缺氧/微氧环境提供了技术基础。


二、厌氧微生物培养的关键需求

1. 氧含量极低

厌氧菌如 Clostridium 属需严格无氧(O₂ < 0.1ppm)环境,甚至厌氧罐或工作室(如Anaerobic Chamber)都使用 N₂/H₂/CO₂ 混气,并以 Pd 催化生成纯无氧。

2. 气体组成稳定

培养需 N₂ 维持惰性或 H₂ 参与物质循环,从温度稳定到压力密闭都极为关键,对培养箱结构要求高。

3. 泄漏不可容忍

任何气密性破坏都可能导致氧渗入,破坏厌氧环境。3111 设计并非为高密封严控,因此存在风险。


三、3111 是否可直接用于厌氧培养?

结论:不推荐直接使用。理由如下:

1. 缺氧控氧功能不可用

3111 无 O₂ 控制模块,最高 CO₂环境中仍含空气氧约 20%,这远超厌氧菌所需

2. 气密性不足

其内部结构设计为门开透气空间、内风扇循环及 HEPA 过滤,未具备无氧环境的气密性,对于厌氧培养场景存在重大泄漏隐患。

3. 安全与合规问题

自行改造涉及密封卸气口安装、外源气体接入等操作,会影响质保并可能违背 GMP 流程。


四、可行的升级改造方向

若实验室无 Anaerobic Chamber 的条件,但希望在 3111 上实现相对严格缺氧培养,可考虑以下方向:

1. 添加三气控制模块

选择 tri-gas 模组(O₂ 控制选件,型号 3130/3131),可能需采购新机或改装更换主板+传感器。

2. 自行安装气密厌氧罐

在箱内放置金属厌氧罐、气兜式罐体,内装催化器及气体循环系统。但价格昂贵、操作复杂、极依赖箱体结构性能。

3. 增设 N₂/H₂ 气路与排气控制

可通过安装外部气路接口,在排气口装止回阀、压差补偿电磁阀等,但需用户自行进行 IQ/OQ 验证与厂家审批,否则设备质保可能失效。


五、最佳建议路径

最推荐:购买 tri-gas 型号

直接选择 3130/3131/3140/3141 系列是最省心合规路径,可实现 1–21% O₂ 环境并具备标准控氧、控 CO₂ 功能

若坚持使用 3111 改造:

  • 必须重新评估箱体气密性;

  • 加装 O₂ 控制外设及密封阀门;

  • 进行完整 IQ/OQ 测试、CO₂/O₂ 曲线校正、气体泄漏测试;

  • 写入 SOPS、并由工程团队完成验收。

技术可行但运营成本高

改造费用+改装风险 > 购买 tri-gas 型号,不如正选 tri-gas。


六、实际案例考察

目前公开资料中未见 3111 专用于厌氧培养的官方支持案例,包括热销文献和设备使用指南也未提及该用途,大多为 CO₂ 和一般微生物培养 。可见该配置并未在市场上广泛用于厌氧。


七、对比三型号优劣

特性3111 CO₂ 单气型3130/3131 Tri‑GasAnaerobic Chamber
CO₂ 控制


O₂ 控制
 (1–21%)(<0.1ppm)
气密性标准标准
体系集成完整 CO₂ 环境CO₂ + O₂ 合规需独立设计
改装可行性较难不需改装原生支持
成本极高

八、操作与验证建议

如需改造:

  1. 采购 O₂ 控制接口 + 传感元件;

  2. 改造门体、接口为气密结构;

  3. 进行 CO₂/O₂/Humidity 控制验证;

  4. 写入验证 SOP、培训操作人员;

  5. 定期进行气密 & 气体浓度校验测试。

如使用 tri-gas:

按原生操作,通过菜单设定 O₂ 与 CO₂ 即可,实现 1–21% O₂ 的微氧/亚氧培养环境,能满足大多数好氧微生物需求。


九、结语:是否支持微生物厌氧培养?

明确结论:3111 无法直接用于真正厌氧菌培养。
但可通过复杂改造实现近缺氧环境;更稳定便捷的方案仍是采用 tri-gas 型号(3130/3131 系列)或专用厌氧舱。如果您需要,我可以提供改造流程模板、气密验证方法、tri-gas 型号建议等进一步技术支持。


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