Comment choisir l'amplitude correcte pour un incubateur à agitation ?
Quelle est l'amplitude d'un agitateur ?
L'amplitude d'unagitateur d'incubateurLe diamètre de la palette en mouvement circulaire, parfois appelé « diamètre d'oscillation » ou « diamètre de piste », est symbolisé par Ø. Radobio propose des agitateurs standard avec des amplitudes de 3 mm, 25 mm, 26 mm et 50 mm. Des agitateurs sur mesure avec d'autres amplitudes sont également disponibles.
Qu'est-ce que le taux de transfert d'oxygène (OTR) ?
Le taux de transfert d'oxygène (OTR) mesure l'efficacité du transfert d'oxygène de l'atmosphère vers le liquide. Plus la valeur de l'OTR est élevée, plus le transfert d'oxygène est efficace.
Effet de l'amplitude et de la vitesse de rotation
Ces deux facteurs influent sur l'homogénéisation du milieu dans le flacon de culture. Plus l'homogénéisation est efficace, meilleur est le taux de transfert d'oxygène (TTO). En suivant ces recommandations, il est possible de sélectionner l'amplitude et la vitesse de rotation les plus appropriées.
En général, le choix d'une amplitude de 25 mm ou 26 mm peut être utilisé comme amplitude universelle pour toutes les applications de culture.
Cultures bactériennes, de levures et de champignons :
Le transfert d'oxygène dans les flacons agités est beaucoup moins efficace que dans les bioréacteurs. Il constitue souvent le facteur limitant pour les cultures en flacons agités. L'amplitude d'agitation est liée à la taille des flacons coniques : plus les flacons sont grands, plus l'amplitude est importante.
Recommandation : amplitude de 25 mm pour les flacons coniques de 25 ml à 2000 ml.
Amplitude de 50 mm pour les flacons coniques de 2000 ml à 5000 ml.
Culture cellulaire :
* Les cultures de cellules de mammifères ont des besoins en oxygène relativement faibles.
* Pour les flacons agitateurs de 250 mL, un apport suffisant d'oxygène peut être assuré sur une gamme relativement large d'amplitudes et de vitesses (amplitude de 20 à 50 mm ; 100 à 300 tr/min).
* Pour les flacons de plus grand diamètre (flacons de Fernbach), une amplitude de 50 mm est recommandée.
* Si des sacs de culture jetables sont utilisés, une amplitude de 50 mm est recommandée.
Plaques de microtitration et plaques à puits profonds :
Pour les plaques de microtitration et les plaques à puits profonds, il existe deux méthodes différentes pour obtenir un transfert d'oxygène maximal !
* Amplitude de 50 mm à une vitesse d'au moins 250 tr/min.
* Utiliser une amplitude de 3 mm à 800-1000 tr/min.
Dans de nombreux cas, même avec une amplitude raisonnable, le volume de la bioculture ne sera pas nécessairement augmenté, car cette augmentation dépend de plusieurs facteurs. Par exemple, si un ou deux des dix facteurs ne sont pas optimaux, l'augmentation du volume de culture sera limitée, quelles que soient les performances des autres facteurs. On pourrait également affirmer que le choix d'une amplitude adéquate n'entraînera qu'une augmentation notable du volume de l'incubateur si le seul facteur limitant est l'apport d'oxygène. Par exemple, si la source de carbone est le facteur limitant, même avec un transfert d'oxygène optimal, le volume de culture souhaité ne sera pas atteint.
Amplitude et vitesse de rotation
L'amplitude et la vitesse de rotation influencent toutes deux le transfert d'oxygène. Si les cultures cellulaires sont réalisées à très faible vitesse de rotation (par exemple, 100 tr/min), les variations d'amplitude n'ont que peu ou pas d'effet notable sur le transfert d'oxygène. Pour optimiser le transfert d'oxygène, il convient d'augmenter la vitesse de rotation au maximum afin d'équilibrer correctement le plateau. Toutes les cellules ne supportent pas les oscillations à grande vitesse, et certaines cellules sensibles aux forces de cisaillement peuvent mourir sous l'effet de vitesses de rotation élevées.
Autres influences
D'autres facteurs peuvent avoir un effet sur le transfert d'oxygène :
* Volume de remplissage : les erlenmeyers ne doivent pas être remplis à plus d’un tiers de leur volume total. Pour un transfert d’oxygène maximal, ne pas dépasser 10 % de remplissage. Ne jamais remplir à 50 %.
* Agitateurs : Les agitateurs améliorent l’oxygénation de tous les types de cultures. Certains fabricants recommandent l’utilisation de flacons « à très haut rendement ». Les agitateurs de ces flacons augmentent la friction du liquide et l’agitateur risque de ne pas atteindre la vitesse maximale programmée.
Corrélation entre l'amplitude et la vitesse
La force centrifuge dans un agitateur peut être calculée à l'aide de l'équation suivante.
FC = tr/min2× amplitude
Il existe une relation linéaire entre la force centrifuge et l'amplitude : si vous utilisez une amplitude de 25 mm par rapport à une amplitude de 50 mm (à la même vitesse), la force centrifuge augmente d'un facteur 2.
Il existe une relation quadratique entre la force centrifuge et la vitesse de rotation.
Si la vitesse est multipliée par 2 (même amplitude), la force centrifuge est multipliée par 4. Si la vitesse est multipliée par 3, la force centrifuge est multipliée par 9 !
Pour une amplitude de 25 mm, l'incubation se fait à une vitesse donnée. Si vous souhaitez obtenir la même force centrifuge avec une amplitude de 50 mm, la vitesse de rotation doit être calculée comme la racine carrée de 1/2 ; vous devrez donc utiliser 70 % de cette vitesse pour obtenir les mêmes conditions d'incubation.
Veuillez noter que la méthode décrite ci-dessus est purement théorique et que d'autres facteurs entrent en jeu dans les applications réelles. Cette méthode de calcul fournit des valeurs approximatives pour les besoins opérationnels.
Date de publication : 3 janvier 2024