溶解氧(DO)是細(xì)胞培養(yǎng)中最關(guān)鍵的測(cè)量元素之一，也是最容易被忽視的元素之一。造成這種疏忽的原因很多，從知識(shí)的匱乏到傳統(tǒng)DO探針的侵?jǐn)_。然而，對(duì)于大多數(shù)細(xì)胞培養(yǎng)條件，光學(xué)DO傳感器提供了一種簡(jiǎn)單的解決方案。雖然這項(xiàng)技術(shù)是在20世紀(jì)90年代末發(fā)明的，但直到最近它才變得足夠便宜，可以被任何生物制造團(tuán)隊(duì)大規(guī)模使用。說(shuō)到實(shí)驗(yàn)室細(xì)胞培養(yǎng)的微小細(xì)節(jié)，DO傳感器其實(shí)只有兩種，分別是電化學(xué)傳感器和光學(xué)傳感器。
一、光學(xué)溶解氧傳感器是如何工作的？
光學(xué)溶解氧傳感器由傳感點(diǎn)和光纖讀數(shù)器兩部分組成。傳感器附著在細(xì)胞培養(yǎng)容器的內(nèi)部，并含有懸浮在水凝膠中的熒光染料。它是傳感器系統(tǒng)中唯一與細(xì)胞或介質(zhì)接觸的部分。外部讀取器連接到計(jì)算機(jī)或數(shù)據(jù)中心，負(fù)責(zé)向傳感器點(diǎn)發(fā)送和接收光信號(hào)。光學(xué)溶解氧傳感器基于氧存在下的發(fā)光淬滅來(lái)測(cè)量液體介質(zhì)或空氣中的溶解氧濃度。由于氧氣會(huì)影響發(fā)光強(qiáng)度和壽命，所以兩者都可以用來(lái)測(cè)量DO。
二、光學(xué)溶解氧的測(cè)量方法有以下三種:
(1)測(cè)量振幅域中的發(fā)光峰值。
(2)測(cè)量壽命范圍內(nèi)的發(fā)光衰減率。
(3)相位域測(cè)量整個(gè)信號(hào)的相位差。
光學(xué)溶解氧傳感器技術(shù)是根據(jù)溶解氧猝滅傳感器與化學(xué)染料相關(guān)的發(fā)光原理發(fā)展起來(lái)的。該染料的最大激發(fā)值約為455nm，發(fā)射波長(zhǎng)約為613nm。讀取器發(fā)射藍(lán)光并激發(fā)熒光團(tuán)，熒光團(tuán)發(fā)射更高波長(zhǎng)的光。在氧的存在下，熒光被猝滅，并且氧含量越高，發(fā)射強(qiáng)度越低。這種猝滅也導(dǎo)致衰變時(shí)間的變化，衰變時(shí)間是大多數(shù)讀者用來(lái)確定DO水平的一個(gè)屬性。
DO的測(cè)量是通過(guò)閱讀器發(fā)射藍(lán)光使傳感器發(fā)光，然后計(jì)算機(jī)將信號(hào)轉(zhuǎn)化為衰變。與振幅傳感器相比，基于生命域的傳感器具有一定的優(yōu)勢(shì)，是市場(chǎng)上常見(jiàn)的光學(xué)溶解氧傳感器。它們具有更好的長(zhǎng)期準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，并且不容易受到浸出、染料降解或信號(hào)漂移的影響。
三、光學(xué)溶解氧傳感器有什么優(yōu)勢(shì)？
1.不需要流量
由于光學(xué)傳感器不消耗氧氣，所以不需要在傳感器的尖端穩(wěn)定地補(bǔ)充氧氣。這允許在靜態(tài)細(xì)胞培養(yǎng)中使用光學(xué)傳感器。
2.最低維護(hù)
光學(xué)傳感器點(diǎn)是設(shè)備中唯一與細(xì)胞或介質(zhì)接觸的部分。它們被設(shè)計(jì)成一次性的、價(jià)格合理的和一次性的。由于不需要更換膜和維護(hù)陰極，定期維護(hù)是在幾個(gè)月或幾年而不是幾天或幾周。
3.不需要校準(zhǔn)
高品質(zhì)的光學(xué)溶解氧傳感器經(jīng)過(guò)預(yù)先校準(zhǔn)，使用前無(wú)需調(diào)整。這限制了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中任何可能的停機(jī)時(shí)間。
4.響應(yīng)時(shí)間短
光學(xué)傳感器的響應(yīng)速度與光學(xué)探頭相似，但其測(cè)量壽命更長(zhǎng)，因?yàn)樗恍枰粘Ｐ?zhǔn)。
四、光學(xué)溶解氧傳感器有哪些局限性？
1.傳感器點(diǎn)的靈敏度
光學(xué)傳感器點(diǎn)小而易碎，因此必須小心處理。接觸高濃度的酒精或某些有機(jī)化合物也會(huì)造成損害。
2.注冊(cè)費(fèi)
雖然由于更換和維護(hù)的原因，光學(xué)溶解氧傳感器的生命周期成本低于其他類型的探針，但初始成本通常高于電化學(xué)探針。
3.新技術(shù)
雖然光學(xué)傳感器技術(shù)是在20多年前發(fā)現(xiàn)的，但對(duì)于市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，它仍然是一項(xiàng)相對(duì)較新的技術(shù)，許多用戶并不熟悉它的工作原理。
