溶解氧(DO)是細(xì)胞培養(yǎng)中最關(guān)鍵的測量元素之一，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)光淬滅來測量液體介質(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測量DO。

　二、光學(xué)溶解氧的測量方法有以下三種:

　(1)測量振幅域中的發(fā)光峰值。

　(2)測量壽命范圍內(nèi)的發(fā)光衰減率。

　(3)相位域測量整個(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)展起來的。該染料的最大激發(fā)值約為455nm，發(fā)射波長約為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)讀者用來確定DO水平的一個(gè)屬性。

　DO的測量是通過閱讀器發(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，是市場上常見的光學(xué)溶解氧傳感器。它們具有更好的長期準(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？

　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)過預(yù)先校準(zhǔn)，使用前無需調(diào)整。這限制了實(shí)驗(yàn)過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，但其測量壽命更長，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)于市場來說，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。