一、案例一：311培养箱+活细胞成像系统——细胞迁移动态监测

1. 背景与目的

在肿瘤转移研究中，实时监测癌细胞在三维基质中的迁移速度与路径至关重要。本案例将311培养箱与高通量活细胞成像系统（如Incucyte或CellVoyager）结合，利用培养箱稳定的温度、CO₂与湿度环境保证细胞生长条件一致，通过显微镜自动拍摄获得连续动态图像。

2. 设备配置

• CO₂培养箱311：温度37 ℃、CO₂浓度5%、湿度95%；

• 活细胞成像系统：内置环境控制模块，可与培养箱共同工作；

• 三维基质支架板：96孔三维培养板，含Matrigel或胶原基质；

• 软件分析平台：CellTracker或ImageJ插件，用于细胞跟踪与速度计算。

3. 实验流程

1. 基质制备：将Matrigel溶于冷PBS，加入细胞悬液后分装至96孔板；

2. 培养箱预平衡：311箱内预先设定并稳定37 ℃、5% CO₂，并平衡湿度至90%以上；

3. 样品放入与预培养：将三维板置于成像系统台面，通过培养箱环境舱与显微系统联通口；

4. 自动成像设置：设定拍摄间隔（如每15 min拍一次），设置多个焦点平面；

5. 动态监测：连续拍摄24 h至72 h，实时观察细胞迁移路径；

6. 数据导出与分析：导出.tiff或.mp4录像，应用细胞跟踪算法提取位移、速度及迁移方向性指标。

4. 关键参数与结果

• 迁移速度：细胞平均移动速率0.2–0.5 µm/min；

• 路径追踪：混合型随机游走与定向迁移并存；

• 分组对比：对照组与抑制剂处理组相比，迁移距离减少30%。

5. 经验与优化

• 温度波动控制：确保培养箱与显微系统环境步调一致，建议启用养箱预热及影像模块同步校准；

• 蒸发控制：三维板外盖加防蒸发油膜或使用带密封圈的孔板；

• 数据存储：长时间高频成像产生大容量数据，需事先准备高速SSD存储与自动备份脚本。

二、案例二：311培养箱+流式细胞仪——免疫细胞功能检测

1. 背景与目的

免疫细胞功能检测如细胞凋亡、增殖及细胞因子分泌常需在CO₂培养箱内预处理后，立即移至流式细胞仪（如BD FACSCanto II）分析。本案例展示311培养箱与流式平台衔接流程，保证细胞处理后状态稳定。

2. 设备配置

• CO₂培养箱311：标准5% CO₂与37 ℃环境；

• 生物安全柜（BSC）：在无菌条件下完成细胞染色与洗涤；

• 流式细胞仪：配备488 nm与640 nm激光，适用于FITC、PE、APC荧光标记；

• 试剂与耗材：Annexin V/PI凋亡检测试剂盒，CFSE增殖染料。

3. 实验流程

1. 细胞预处理：将T细胞或肿瘤细胞在311箱中培养48 h；

2. 药物刺激/抗原处理：取出细胞于BSC内加入刺激剂孵育4 h，回置培养箱完成反应；

3. 荧光染色：BSC中快速加入Annexin V-FITC与PI，轻柔混匀并暗处孵育10 min；

4. 数据采集：直接将染色细胞装至多通道流式采样管，立刻送至流式仪；

5. 后续分析：采集5×10⁴细胞事件，利用FlowJo软件进行凋亡与增殖群体比例统计。

4. 关键参数与结果

• 活/早/晚凋亡比：对照组活细胞占比90%，处理组活细胞降低至70%；

• 增殖指数：CFSE荧光减弱率显示2代增殖峰；

• 重复性验证：三次独立实验CV＜5%。

5. 经验与优化

• 温度过渡：染色后样本应立刻上机，避免出箱时间过长导致荧光漂移；

• 一体化流程：可将311箱旁设置BSC与流式联动工作站，缩短转运距离；

• 样本冷却：若需延迟上机，可在4 ℃短暂保存，但不超过30 min。

三、案例三：311培养箱+微孔板读数仪——药物高通量筛选

1. 背景与目的

小分子药物筛选常在96孔或384孔板中进行，通过311培养箱维持环境，然后使用多功能酶标仪（如Molecular Devices SpectraMax）读取吸光度、荧光或发光信号。

2. 设备配置

• CO₂培养箱311：带有快速开门报警功能以减少气体流失；

• 酶标仪：支持自动进样器，可兼容多孔板格式；

• 自动移液工作站：用于批量加样，可放在培养箱出舱接口处。

3. 实验流程

1. 药物梯度添加：在BSC内使用移液工作站将不同浓度药液加入孔中；

2. 培养与处理：将封板的孔板放入311箱中，设定24 h/48 h培养；

3. 实时测量（可选）：若仪器支持板内放置，可在培养箱内借助管道连接进行实时测读；

4. 末端检测：取出孔板，加入CCK-8或荧光染料，室温孵育后立刻入酶标仪读数；

5. 数据整理：应用SoftMax Pro或Python脚本进行IC₅₀曲线拟合。

4. 关键参数与结果

• 板内温差：板中心与边缘读数CV＜3%；

• IC₅₀值：重复实验值差异＜10%；

• 通量提升：384孔板模式下日筛1000余个样本。

5. 经验与优化

• 减小边缘效应：在孔板边缘加水填充孔，或启用培养箱水盘湿度稳定功能；

• 自动化衔接：推荐使用管道或机械臂将孔板从培养箱自动取出并移入酶标仪；

• 气体监控：采用实时CO₂监测模块，防止高频开门导致浓度波动影响结果。

四、案例四：311培养箱+旋转混匀器——三维培养与药物梯度测试

1. 背景与目的

三维球体培养（spheroid）对药物穿透性与效应的研究需在培养箱内旋转摇床（如Celltron或New Brunswick）配合使用，以模拟体内机械刺激并维持细胞悬浮状态。

2. 设备配置

• CO₂培养箱311：需选配内部驱动接口以供摇床电源；

• 摇床/混匀器：适配培养箱内尺寸，可设置转速20–100 rpm；

• 超低黏附板：U型或圆底板，防止细胞黏附。

3. 实验流程

1. 接种细胞：将细胞悬浮液与基质配合后加载至超低附着板；

2. 摇床安装：将板架固定在摇床夹具上，放入311箱中；

3. 培养与摇床参数设定：设定37 ℃、5% CO₂，摇床转速60 rpm；

4. 药物梯度添加：在连续摇动过程中分时段注入不同浓度药液；

5. 球体采样与检测：定时取球体，进行活力检测或切片免疫荧光。

4. 关键参数与结果

• 球体直径：培养7天后平均直径150–200 µm；

• 药物穿透：荧光标记药物渗透深度达100 µm；

• 存活率：根据LIVE/DEAD染色，中心细胞存活率80%以上。

5. 经验与优化

• 振动隔离：培养箱内摇床与箱壁间加装减震垫，降低噪音与振动传播；

• 气流平衡：确保摇床运动不阻碍风道，必要时调整搁架位置；

• 样本一致性：使用同批次细胞与基质，减少实验偏差。

五、案例五：311培养箱+质谱联用——细胞代谢组学分析

1. 背景与目的

细胞代谢组学需精准控制培养条件，并在培养箱内实现快速取样与代谢物速冻。本案例结合311箱与在线可编程取样器及质谱联用系统（如LC-MS/MS）进行协同实验。

2. 设备配置

• CO₂培养箱311：选配取样端口与编程阀门；

• 自动取样器：可编程抽取培养基并直接与冷冻环节衔接；

• LC-MS/MS：用于代谢物定量与鉴定；

• 冷冻装置：N₂气流喷雾或液氮速冻模块。

3. 实验流程

1. 培养基预平衡：在311箱内预先放置待分析培养基管；

2. 定时取样：设置取样器每1 h抽取500 µL培养基并注入速冻管；

3. 速冻与储存：样品实时喷射液氮冷冻，并转移至−80 ℃冰箱；

4. 质谱分析：解冻后进行代谢物提取与LC-MS/MS检测；

5. 数据处理：使用MetaboAnalyst或XCMS进行定量与通路富集分析。

4. 关键参数与结果

• 代谢物浓度：葡萄糖、乳酸等关键代谢物变化曲线；

• 通路动态：发现TCA循环中间体在24 h内显著上调；

• 重复性：取样与速冻流程CV＜10%。

5. 经验与优化

• 无菌取样：取样通路与培养箱环境保持无菌隔离，避免二次污染；

• 取样精度：定期校准取样泵与阀门，保证体积精准；

• 温度冲击：速冻模块位置需远离箱内工作区，以免引起局部温度骤降。

六、总体经验总结与优化建议

1. 环境一致性：无论与何种设备协同，确保311培养箱与外部系统的温度、CO₂与湿度设定步调一致，可启用箱体网络同步与远程监控；

2. 接口与布局：合理规划培养箱与其他仪器的物理连接与管路布局，减少长距离转运风险与气氛扰动；

3. 数据衔接：建立统一的数据命名与存储策略，使用脚本或LIMS系统自动拉取培养箱日志与实验数据；

4. 无菌与安全：在协同应用中始终遵循生物安全与无菌操作规程，必要时使用隔离手套箱或多级过滤；

5. 自动化与远程控制：推荐使用311箱的网络与API接口，实现自动化脚本触发、远程模式切换与报警推送，提升实验效率与重复性。