我們?cè)谑褂枚趸寂囵B(yǎng)箱培養(yǎng)細(xì)胞時(shí)，由于加液量和培養(yǎng)周期的差異，導(dǎo)致我們對(duì)于培養(yǎng)箱中的相對(duì)濕度要求高低不一。
對(duì)于使用96孔細(xì)胞培養(yǎng)板且培養(yǎng)周期較長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)，由于單孔加液量少，培養(yǎng)液在37 ℃條件下長(zhǎng)時(shí)間蒸發(fā)有風(fēng)干的風(fēng)險(xiǎn)。培養(yǎng)箱中較高的相對(duì)濕度，比如達(dá)到90%以上，可以有效地減少液體的揮發(fā)，
但是，新的問(wèn)題又出現(xiàn)了，很多細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)人員發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)箱在高濕條件下容易產(chǎn)生冷凝水，冷凝水的產(chǎn)生如果不受控制，會(huì)越積越多，給細(xì)胞培養(yǎng)帶來(lái)了一定感染細(xì)菌的風(fēng)險(xiǎn)。
那么，培養(yǎng)箱中冷凝水的產(chǎn)生是不是因?yàn)橄鄬?duì)濕度太高了呢？
首先，我們要了解一下相對(duì)濕度的概念。
是指空氣中水蒸氣的實(shí)際含量與同溫度下飽和狀態(tài)時(shí)水蒸氣含量的百分比。
e是空氣中實(shí)際水蒸氣壓 e8是同溫度下飽和水蒸氣壓
具體來(lái)說(shuō)：
0% 相對(duì)濕度 | 空氣中沒(méi)有水蒸氣 |
100% 相對(duì)濕度 | 空氣中水蒸氣達(dá)到了飽和狀態(tài)，無(wú)法再容納更多水蒸氣，會(huì)出現(xiàn)凝結(jié)現(xiàn)象 |
50% 相對(duì)濕度 | 當(dāng)前空氣中的水蒸氣量是該溫度下飽和水蒸氣量的一半。如果溫度為37°C，那么37°C下飽和水蒸氣壓約為6.27 kPa。因此，50% 相對(duì)濕度下的水蒸氣壓約為3.135 kPa |
弄清楚了相對(duì)濕度，我們?cè)賮?lái)了解一下飽和水蒸氣壓。
飽和水蒸氣壓
其特點(diǎn)為：
動(dòng)態(tài)平衡 | 當(dāng)水和水蒸氣在封閉系統(tǒng)中共存時(shí)，蒸發(fā)和凝結(jié)達(dá)到平衡，系統(tǒng)中水蒸氣的壓強(qiáng)不再變化，此時(shí)的壓強(qiáng)即為飽和水蒸氣壓 |
溫度依賴性 | 飽和水蒸氣壓隨溫度變化。當(dāng)溫度升高時(shí)，水分子的動(dòng)能增加，更多的水分子能夠逃逸到氣相中，因此飽和水氣壓增加。反之，當(dāng)溫度降低時(shí)，飽和水氣壓減少 |
特性 | 飽和水氣壓是一個(gè)純物質(zhì)的特性參數(shù)，不依賴于液體的量，只與溫度有關(guān) |
常見(jiàn)的用于計(jì)算飽和水氣壓的公式是安托萬(wàn)方程：
Pws是飽和水汽壓 T是溫度 A,B,C是特定物質(zhì)的常數(shù)
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我們可以使用這些常數(shù)來(lái)計(jì)算出在 37°C 時(shí)的飽和水氣壓為 6.27 kPa。
那么，在37攝氏度（℃）的溫度下，飽和水氣壓狀態(tài)下，空氣中的水含量有多少呢？
要計(jì)算飽和水蒸氣的質(zhì)量含量（絕對(duì)濕度），我們可以使用克勞修斯-克拉佩龍方程公式進(jìn)行計(jì)算：
MW是水的摩爾質(zhì)量，約為18.01528 g/mol
PW8是飽和水汽壓(Pa)
R是通用氣體常數(shù)，約為8.314 J/(molK)
飽和水氣壓： 在37℃時(shí)，飽和水汽壓為 6.27 kPa
代入公式計(jì)算：
這些影響因素如下：
溫度降低 | 當(dāng)空氣中的水蒸氣量接近飽和狀態(tài)時(shí)，任何微小的溫度降低或增加的水蒸氣量都可能導(dǎo)致冷凝現(xiàn)象的發(fā)生。比如說(shuō)培養(yǎng)箱中溫度的波動(dòng)就有可能導(dǎo)致產(chǎn)生冷凝水，因此溫度更為穩(wěn)定的培養(yǎng)箱對(duì)冷凝水的產(chǎn)生會(huì)有抑制作用。 |
局部表面溫度低于露點(diǎn)溫度 | 局部的表面溫度如果低于露點(diǎn)溫度，水蒸氣會(huì)在這些表面上會(huì)凝結(jié)成水滴，所以溫度均勻性較好的培養(yǎng)箱在抑制冷凝水上會(huì)有更好的表現(xiàn) |
增加的水蒸氣 | 比如增濕盤(pán)以及培養(yǎng)容器的液體量較大，而培養(yǎng)箱的密閉性又較高時(shí)，當(dāng)培養(yǎng)箱內(nèi)空氣中的水蒸氣量增加到超出其在當(dāng)前溫度下的最大容納量時(shí)，即使溫度不變，也會(huì)產(chǎn)生冷凝水 |
因此，一臺(tái)溫度控制較好的二氧化碳培養(yǎng)箱對(duì)于冷凝水的產(chǎn)生顯然具有抑制作用，但是，當(dāng)相對(duì)濕度超過(guò)95%甚至是達(dá)到飽和時(shí)，冷凝的可能性會(huì)顯著增加，因此，我們?cè)谂囵B(yǎng)細(xì)胞時(shí)，除了要選擇一臺(tái)好的二氧化碳培養(yǎng)箱外，應(yīng)盡量避免追求高濕度所帶來(lái)的冷凝風(fēng)險(xiǎn)。
