二氧化碳培養箱是在普通培養的基礎上加以改進，主要是能加入CO2，以滿足培養微生物所需的環境。主要用于組織培養和一些特殊微生物的培養。二氧化碳培養箱廣泛應用于細胞、組織培養和某些特殊微生物的培養，常見于細胞動力學研究、哺乳動物細胞分泌物的收集、各種物理、化學因素的致癌或毒理效應、抗原的研究和生產、培養雜交瘤細胞生產抗體、體外授精(IVF)、干細胞、組織工程、藥物篩選等研究領域。
二氧化碳培養箱是通過在培養箱箱體內模擬形成一個類似細胞/組織在生物體內的生長環境如穩定的溫度(37°C)、穩定的CO2水平(5%)、恒定的酸堿度(pH值：7.2-7.4)、較高的相對濕度(95%)，來對細胞/組織進行體外培養的一種裝置。
在生物活體內，生物體有自身的免疫系統保護細胞或組織，但是在體外培養時，沒有任何保護自己的免疫屏障。對于二氧化碳培養箱的基本參數溫度、CO2和濕度，大多數培養箱都能滿足研究實驗的需要。然而，針對培養過程中面臨的各種污染源，各品牌二氧培養箱的控制方式和效果不盡相同，因此細胞體外培養中最大的威脅實際上是污染問題。
對于細胞來說，非常理想的培養環境同樣也適合這些污染物的生存，培養箱本身是不會辨別的，而細胞培養中大部分時間里細胞都是位于培養箱內，因此箱體內能否抑菌或滅菌非常關鍵！
二氧化碳培養箱中的主要污染源：細菌、真菌(霉菌和酵母菌)、病毒、支原體、非同種細胞。
支原體：支原體污染后，因為它們不會使細胞死亡可以與細胞長期共存，培養基一般不發生渾濁，細胞無明顯變化，外觀上給人以正常感覺，實則細胞已經受到多方面潛在影響，如引起細胞變形，影響DNA合成，抑制細胞生長等，往往被大多數實驗者忽視。
細菌：細菌污染后，培養基1-2天就會變色，對細胞生長影響明顯，應迅速將污染細胞與其它細胞系隔離，滅菌后丟棄，還要用實驗室消毒劑消毒培養器皿和超凈臺。
病毒：由于病毒寄生生存，爆發后盡快和正常細胞隔離，丟棄處理，相對來說容易處理，對操作者威脅較大；盡管病毒污染的細胞不影響原代培養，但生產疫苗是不安全的。因此，潛在病毒是細胞大量生產和疫苗、干擾素等生物制品制作中的難題。
真菌(霉菌和酵母菌)：真菌生長的比較慢，不象細菌那么容易被發現，但是一旦發現有它的存在細胞就被污染了；目前沒有好的抑制方法，包括現在常用的兩性霉素，一旦污染容易反復爆發，尤其孢子很難殺滅。
非同種細胞：即細胞交叉污染，由于細胞培養操作時各細胞株所需的器材和溶液沒有嚴格分開，往往會使一種細胞被另一種細胞污染。目前，世界上已有幾十種細胞都被HeLa細胞所污染，致使許多實驗宣告無效。
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