Wie wählt man die richtige Shaker-Amplitude?
Wie groß ist die Amplitude eines Shakers?
Die Amplitude eines Schüttlers ist der Durchmesser der sich kreisförmig bewegenden Palette, manchmal auch „Oszillationsdurchmesser“ oder „Spurdurchmesser“ genannt, Symbol: Ø.Radobio bietet Standardschüttler mit Amplituden von 3 mm, 25 mm, 26 mm und 50 mm an.Kundenspezifische Schüttler mit anderen Amplitudengrößen sind ebenfalls erhältlich.
Was ist die Sauerstofftransferrate (OTR)?
Die Sauerstoffübertragungsrate (OTR) ist die Effizienz der Sauerstoffübertragung von der Atmosphäre in die Flüssigkeit.Je höher der OTR-Wert ist, desto höher ist die Sauerstoffübertragungseffizienz.
Einfluss von Amplitude und Rotationsgeschwindigkeit
Beide Faktoren beeinflussen die Durchmischung des Mediums in der Kulturflasche.Je besser die Durchmischung ist, desto besser ist die Sauerstoffübertragungsrate (OTR).Nach diesen Richtlinien können die am besten geeignete Amplitude und Rotationsgeschwindigkeit ausgewählt werden.
Im Allgemeinen kann die Auswahl einer 25-mm- oder 26-mm-Amplitude als universelle Amplitude für alle Kulturanwendungen verwendet werden.
Bakterien-, Hefe- und Pilzkulturen:
Der Sauerstofftransfer in Schüttelkolben ist viel weniger effizient als in Bioreaktoren.Der Sauerstofftransfer kann in den meisten Fällen der limitierende Faktor für Schüttelkolbenkulturen sein.Die Amplitude hängt von der Größe der Erlenmeyerkolben ab: Größere Kolben verwenden größere Amplituden.
Empfehlung: 25 mm Amplitude für Erlenmeyerkolben von 25 ml bis 2000 ml.
50 mm Amplitude für Erlenmeyerkolben von 2000 ml bis 5000 ml.
Zellkultur:
* Säugetierzellkulturen haben einen relativ geringen Sauerstoffbedarf.
* Bei 250-ml-Schüttelkolben kann eine ausreichende Sauerstoffzufuhr über einen relativ großen Bereich von Amplituden und Geschwindigkeiten (20–50 mm Amplitude; 100–300 U/min) gewährleistet werden.
* Für Kolben mit größerem Durchmesser (Fernbachkolben) wird eine Amplitude von 50 mm empfohlen.
* Wenn Einweg-Kulturbeutel verwendet werden, wird eine Amplitude von 50 mm empfohlen.
Mikrotiter- und Deep-Well-Platten:
Für Mikrotiter- und Deep-Well-Platten gibt es zwei verschiedene Methoden, um einen maximalen Sauerstofftransfer zu erzielen!
* 50 mm Amplitude bei einer Drehzahl von mindestens 250 U/min.
* Verwenden Sie eine Amplitude von 3 mm bei 800–1000 U/min.
Selbst wenn eine angemessene Amplitude gewählt wird, kann es in vielen Fällen dazu kommen, dass sich das Volumen der Biokultur nicht erhöht, da die Volumenzunahme durch mehrere Faktoren beeinflusst werden kann.Wenn beispielsweise einer oder zwei der zehn Faktoren nicht ideal sind, wird die Steigerung des Kulturvolumens begrenzt sein, unabhängig davon, wie gut die anderen Faktoren sind, oder es könnte argumentiert werden, dass die richtige Wahl der Amplitude zu einer spürbaren Steigerung führt im Inkubator, wenn der einzige limitierende Faktor für das Kulturvolumen die Sauerstoffzufuhr ist.Wenn beispielsweise die Kohlenstoffquelle der limitierende Faktor ist, wird das gewünschte Kulturvolumen nicht erreicht, egal wie gut der Sauerstofftransfer ist.
Amplitude und Rotationsgeschwindigkeit
Sowohl die Amplitude als auch die Rotationsgeschwindigkeit können einen Einfluss auf den Sauerstofftransfer haben.Wenn Zellkulturen bei sehr niedrigen Rotationsgeschwindigkeiten (z. B. 100 U/min) gezüchtet werden, haben Unterschiede in der Amplitude nur geringe oder keine merkliche Auswirkung auf den Sauerstofftransfer.Um den höchsten Sauerstofftransfer zu erreichen, besteht der erste Schritt darin, die Rotationsgeschwindigkeit so weit wie möglich zu erhöhen, damit die Wanne richtig auf Geschwindigkeit abgestimmt wird.Nicht alle Zellen können bei Oszillationen mit hoher Geschwindigkeit gut wachsen, und einige Zellen, die empfindlich auf Scherkräfte reagieren, können durch hohe Rotationsgeschwindigkeiten absterben.
Andere Einflüsse
Andere Faktoren können einen Einfluss auf die Sauerstoffübertragung haben:
* Füllvolumen, Erlenmeyerkolben sollten maximal zu einem Drittel des Gesamtvolumens gefüllt werden.Um eine maximale Sauerstoffübertragung zu erreichen, darf der Füllgrad nicht mehr als 10 % betragen.Füllen Sie niemals zu 50 %.
* Spoiler: Spoiler sind wirksam bei der Verbesserung des Sauerstofftransfers in allen Arten von Kulturen.Einige Hersteller empfehlen die Verwendung von „Ultra High Yield“-Kolben.Die Spoiler an diesen Kolben erhöhen die Flüssigkeitsreibung und der Schüttler erreicht möglicherweise nicht die maximal eingestellte Geschwindigkeit.
Zusammenhang zwischen Amplitude und Geschwindigkeit
Die Zentrifugalkraft in einem Schüttler kann mit der folgenden Gleichung berechnet werden
FC = U/min2× Amplitude
Es besteht ein linearer Zusammenhang zwischen Zentrifugalkraft und Amplitude: Wenn man von einer 25-mm-Amplitude auf eine 50-mm-Amplitude (bei gleicher Geschwindigkeit) übergeht, erhöht sich die Zentrifugalkraft um den Faktor 2.
Zwischen Zentrifugalkraft und Drehzahl besteht ein quadratischer Zusammenhang.
Wird die Geschwindigkeit um den Faktor 2 erhöht (gleiche Amplitude), erhöht sich die Zentrifugalkraft um den Faktor 4. Wird die Geschwindigkeit um den Faktor 3 erhöht, erhöht sich die Zentrifugalkraft um den Faktor 9!
Wenn Sie eine Amplitude von 25 mm verwenden, inkubieren Sie mit einer bestimmten Geschwindigkeit.Wenn Sie die gleiche Zentrifugalkraft mit einer Amplitude von 50 mm erreichen möchten, sollte die Rotationsgeschwindigkeit als Quadratwurzel aus 1/2 berechnet werden, Sie sollten also 70 % der Rotationsgeschwindigkeit verwenden, um die gleichen Inkubationsbedingungen zu erreichen.
Bitte beachten Sie, dass es sich bei dem oben Gesagten lediglich um eine theoretische Methode zur Berechnung der Zentrifugalkraft handelt.In realen Anwendungen gibt es noch weitere Einflussfaktoren.Diese Berechnungsmethode liefert Richtwerte für betriebliche Zwecke.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 03.01.2024