一般细胞培养液的pH在7.0-7.4之间。由于碳酸盐pH缓冲系统是一种生理pH缓冲系统（它是人体血液中重要的pH缓冲系统），所以大多数培养液用它来保持稳定的pH。用粉末配制培养液时，常常需要加入一定量的碳酸氢钠。对大多数以碳酸盐作为pH缓冲系统的培养液而言，以为了维持稳定的pH，培养箱中的二氧化碳需要维持在2-10%之间，以保持培养液中溶解的二氧化碳的浓度。同时细胞培养的器皿需要一定程度的透气，以便于气体的交换。
是不是采用其他pH缓冲系统就不需要二氧化碳培养箱了呢？人们发现由于空气中的二氧化碳浓度很低，如果细胞不在二氧化碳培养箱中培养，培养液中的HCO3-会被耗尽，这样会影响细胞的正常生长。所以大部分动物细胞的培养，还是需要二氧化碳培养箱。
在过去的数十年间，细胞生物学、分子生物学、药理学等的研究领域都有了惊人的长足进步，同时，这些领域中的技术应用也不得不跟上“脚步"。虽然典型的生命科学实验室设备有了很大的改变，但二氧化碳培养箱依然是实验室中的主要组成部分，其使用的目的都是维持和促使细胞和组织更好地生长。然而，随着技术的进步，其功能和运作都变得越来越精确、可靠和方便。如今，二氧化碳培养箱已成为实验室普遍使用的常规仪器之一，已广泛应用于医学、免疫学、遗传学、微生物、农业科学、药物学的研究和生产。
CO2培养箱是通过对周围环境条件的控制制造出一个能使细胞/组织更好地生长的环境，条件控制的结果就会形成一个稳定的条件：如恒定的酸碱度（pH值：7.2-7.4）、稳定的温度（37°C）、较高的相对湿度（95％）、稳定的CO2水平（5％），这就是为什么上述领域的研究员如此热衷于使用方便稳定可靠的二氧化碳培养箱。
此外，由于增加了二氧化碳浓度控制，并且使用微控制器对培养箱温度进行精确控制，使生物细胞，组织等的培养成功率、效率都得到改善。总之，二氧化碳培养箱是普通电热恒温培养箱不可替代的新型培养箱。
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