كيفية اختيار سعة الاهتزاز الصحيحة؟
ما هي سعة الهزاز؟
سعة الهزازة هي قطر المنصة المتحركة في حركة دائرية، ويُرمز لها أحيانًا بـ "قطر التذبذب" أو "قطر المسار": Ø. تقدم رادوبيو هزازات قياسية بسعات 3 مم، و25 مم، و26 مم، و50 مم. كما تتوفر هزازات مخصصة بأحجام سعة أخرى.
ما هو معدل نقل الأكسجين (OTR)؟
معدل نقل الأكسجين (OTR) هو كفاءة نقل الأكسجين من الغلاف الجوي إلى السائل. كلما ارتفع معدل نقل الأكسجين، زادت كفاءة نقل الأكسجين.
تأثير السعة وسرعة الدوران
يؤثر كلا العاملين على خلط الوسط في قارورة الزراعة. كلما كان الخلط أفضل، كان معدل نقل الأكسجين (OTR) أفضل. باتباع هذه الإرشادات، يمكن اختيار السعة وسرعة الدوران الأنسب.
بشكل عام، يمكن استخدام اختيار سعة 25 مم أو 26 مم كسعة عالمية لجميع تطبيقات الثقافة.
الثقافات البكتيرية والخميرة والفطرية:
نقل الأكسجين في قوارير الرجّ أقل كفاءة بكثير من المفاعلات الحيوية. قد يكون نقل الأكسجين العامل المُحدد لزراعة قوارير الرجّ في معظم الحالات. ترتبط سعة نقل الأكسجين بحجم القوارير المخروطية: فالقوارير الأكبر حجمًا تتطلب سعة أكبر.
التوصية: سعة 25 مم للقوارير المخروطية من 25 مل إلى 2000 مل.
سعة 50 ملم للقوارير المخروطية من 2000 مل إلى 5000 مل.
زراعة الخلايا:
* تتطلب مزارع الخلايا الثديية كمية منخفضة نسبيًا من الأكسجين.
* بالنسبة لقوارير الرج سعة 250 مل، يمكن توفير كمية كافية من الأكسجين على مدى نطاق واسع نسبيًا من السعات والسرعات (سعة 20-50 مم؛ 100-300 دورة في الدقيقة).
* بالنسبة للقوارير ذات القطر الأكبر (قوارير Fernbach) يوصى بسعة 50 مم.
* إذا تم استخدام أكياس الثقافة التي يمكن التخلص منها، يوصى بسعة 50 مم.
صفائح الميكروتيتر والآبار العميقة:
بالنسبة للوحات الميكروتيتر واللوحات العميقة هناك طريقتان مختلفتان للحصول على أقصى قدر من نقل الأكسجين!
* سعة 50 مم بسرعة لا تقل عن 250 دورة في الدقيقة.
* استخدم سعة 3 مم عند 800-1000 دورة في الدقيقة.
في كثير من الحالات، حتى مع اختيار سعة مناسبة، قد لا يؤدي ذلك إلى زيادة حجم المزرعة الحيوية، لأن زيادة الحجم قد تتأثر بعوامل عديدة. على سبيل المثال، إذا لم يكن عامل أو اثنان من العوامل العشرة مثاليين، فستكون زيادة حجم المزرعة محدودة مهما كانت جودة العوامل الأخرى، أو يمكن القول إن الاختيار الصحيح للسعة سيؤدي إلى زيادة ملحوظة في الحاضنة إذا كان العامل المحدد الوحيد لحجم المزرعة هو توصيل الأكسجين. على سبيل المثال، إذا كان مصدر الكربون هو العامل المحدد، فلن يتم تحقيق حجم المزرعة المطلوب مهما كانت جودة نقل الأكسجين.
السعة وسرعة الدوران
يمكن أن يؤثر كلٌّ من سعة الدوران وسرعة الدوران على نقل الأكسجين. إذا زُرعت مزارع الخلايا بسرعات دوران منخفضة جدًا (مثل 100 دورة في الدقيقة)، فإن اختلافات سعة الدوران لا يكون لها تأثير يُذكر على نقل الأكسجين. لتحقيق أعلى معدل نقل للأكسجين، تتمثل الخطوة الأولى في زيادة سرعة الدوران قدر الإمكان، بحيث تكون الصينية متوازنة بشكل صحيح مع السرعة. لا تنمو جميع الخلايا جيدًا مع التذبذبات عالية السرعة، وقد تموت بعض الخلايا الحساسة لقوى القص بسبب سرعات الدوران العالية.
تأثيرات أخرى
يمكن لعوامل أخرى أن تؤثر على نقل الأكسجين:
* حجم التعبئة، يجب ألا يتجاوز ملء القوارير المخروطية ثلث الحجم الإجمالي. لتحقيق أقصى نقل للأكسجين، يجب ألا يتجاوز الملء 10%. لا تتجاوز الملء 50% أبدًا.
* المثبطات: تُحسّن المثبطات نقل الأكسجين في جميع أنواع الثقافات. يُوصي بعض المصنّعين باستخدام قوارير "عالية الإنتاجية للغاية". تُزيد المثبطات الموجودة في هذه القوارير من احتكاك السائل، وقد لا يصل جهاز الرجّاج إلى أقصى سرعة مُحددة.
العلاقة بين السعة والسرعة
يمكن حساب قوة الطرد المركزي في الهزاز باستخدام المعادلة التالية
FC = دورة في الدقيقة2× السعة
هناك علاقة خطية بين قوة الطرد المركزي والسعة: إذا استخدمت سعة 25 مم إلى سعة 50 مم (بنفس السرعة)، فإن قوة الطرد المركزي تزداد بعامل 2.
توجد علاقة مربعة بين القوة الطاردة المركزية وسرعة الدوران.
إذا زادت السرعة بعامل 2 (نفس السعة)، فإن قوة الطرد المركزي تزداد بعامل 4. إذا زادت السرعة بعامل 3، فإن قوة الطرد المركزي تزداد بعامل 9!
إذا استخدمت سعة ٢٥ مم، فاحضن بسرعة محددة. إذا كنت ترغب في تحقيق نفس قوة الطرد المركزي بسعة ٥٠ مم، فيجب حساب سرعة الدوران بالجذر التربيعي لـ ١/٢، لذا يجب استخدام ٧٠٪ من سرعة الدوران لتحقيق نفس ظروف الحضن.
يرجى ملاحظة أن ما سبق هو مجرد طريقة نظرية لحساب قوة الطرد المركزي. هناك عوامل مؤثرة أخرى في التطبيقات العملية. هذه الطريقة الحسابية تعطي قيمًا تقريبية لأغراض تشغيلية.
وقت النشر: ١٠ سبتمبر ٢٠٢٣