Come scegliere la corretta ampiezza dello shaker?
Qual è l'ampiezza di una vibrazione?
L'ampiezza di un vibratore è il diametro del pallet in movimento circolare, a volte chiamato "diametro di oscillazione" o "diametro del binario": Ø. Radobio offre vibratori standard con ampiezze di 3 mm, 25 mm, 26 mm e 50 mm. Sono disponibili anche vibratori personalizzati con altre ampiezze.
Che cos'è la velocità di trasferimento dell'ossigeno (OTR)?
Il tasso di trasferimento dell'ossigeno (OTR) è l'efficienza con cui l'ossigeno viene trasferito dall'atmosfera al liquido. Maggiore è il valore di OTR, maggiore è l'efficienza di trasferimento dell'ossigeno.
Effetto dell'ampiezza e della velocità di rotazione
Entrambi questi fattori influenzano la miscelazione del terreno di coltura nel pallone di coltura. Migliore è la miscelazione, migliore è la velocità di trasferimento dell'ossigeno (OTR). Seguendo queste linee guida, è possibile selezionare l'ampiezza e la velocità di rotazione più adatte.
In generale, la selezione di un'ampiezza di 25 mm o 26 mm può essere utilizzata come ampiezza universale per tutte le applicazioni colturali.
Colture batteriche, di lievito e fungine:
Il trasferimento di ossigeno nei flaconi con agitazione è molto meno efficiente rispetto ai bioreattori. Nella maggior parte dei casi, il trasferimento di ossigeno può essere il fattore limitante per le colture in flaconi con agitazione. L'ampiezza è correlata alle dimensioni dei flaconi conici: flaconi più grandi utilizzano ampiezze maggiori.
Raccomandazione: ampiezza di 25 mm per beute coniche da 25 ml a 2000 ml.
Ampiezza di 50 mm per beute coniche da 2000 ml a 5000 ml.
Colture cellulari:
* Le colture cellulari dei mammiferi hanno un fabbisogno di ossigeno relativamente basso.
* Per i contenitori agitatori da 250 ml, è possibile garantire un apporto di ossigeno sufficiente su un intervallo relativamente ampio di ampiezze e velocità (ampiezza 20-50 mm; 100-300 giri/min).
* Per palloni di diametro maggiore (palloni di Fernbach) si consiglia un'ampiezza di 50 mm.
* Se si utilizzano sacche per coltura monouso, si raccomanda un'ampiezza di 50 mm.
Piastre per microtitolazione e piastre a pozzetto profondo:
Per le piastre microtiter e deep-well esistono due metodi diversi per ottenere il massimo trasferimento di ossigeno!
* 50 mm di ampiezza a una velocità non inferiore a 250 giri al minuto.
* Utilizzare un'ampiezza di 3 mm a 800-1000 giri/min.
In molti casi, anche scegliendo un'ampiezza ragionevole, il volume di coltura potrebbe non aumentare, poiché l'aumento di volume può essere influenzato da diversi fattori. Ad esempio, se uno o due dei dieci fattori non sono ideali, l'aumento del volume di coltura sarà limitato indipendentemente dalla bontà degli altri fattori, oppure si potrebbe sostenere che la scelta corretta dell'ampiezza comporterà un aumento significativo delle dimensioni dell'incubatrice se l'unico fattore limitante per il volume di coltura è l'apporto di ossigeno. Ad esempio, se la fonte di carbonio è il fattore limitante, indipendentemente dalla bontà del trasferimento di ossigeno, il volume di coltura desiderato non verrà raggiunto.
Ampiezza e velocità di rotazione
Sia l'ampiezza che la velocità di rotazione possono influire sul trasferimento di ossigeno. Se le colture cellulari vengono coltivate a velocità di rotazione molto basse (ad esempio, 100 giri al minuto), le differenze di ampiezza hanno un effetto minimo o nullo sul trasferimento di ossigeno. Per ottenere il massimo trasferimento di ossigeno, il primo passo è aumentare il più possibile la velocità di rotazione, in modo che il vassoio sia adeguatamente bilanciato per la velocità. Non tutte le cellule possono crescere bene con oscillazioni ad alta velocità e alcune cellule sensibili alle forze di taglio possono morire a causa di velocità di rotazione elevate.
Altre influenze
Altri fattori possono influire sul trasferimento di ossigeno:
* Volume di riempimento: le beute coniche non devono essere riempite oltre un terzo del volume totale. Per ottenere il massimo trasferimento di ossigeno, riempire non oltre il 10%. Non riempire mai oltre il 50%.
* Spoiler: gli spoiler sono efficaci nel migliorare il trasferimento di ossigeno in tutti i tipi di colture. Alcuni produttori raccomandano l'uso di beute "Ultra High Yield". Gli spoiler presenti su queste beute aumentano l'attrito del liquido e l'agitatore potrebbe non raggiungere la velocità massima di settaggio.
Correlazione tra ampiezza e velocità
La forza centrifuga in uno shaker può essere calcolata utilizzando la seguente equazione
FC = giri/min2× ampiezza
Esiste una relazione lineare tra forza centrifuga e ampiezza: se si utilizza un'ampiezza di 25 mm rispetto a un'ampiezza di 50 mm (alla stessa velocità), la forza centrifuga aumenta di un fattore 2.
Esiste una relazione quadratica tra forza centrifuga e velocità di rotazione.
Se la velocità aumenta di un fattore 2 (stessa ampiezza), la forza centrifuga aumenta di un fattore 4. Se la velocità aumenta di un fattore 3, la forza centrifuga aumenta di un fattore 9!
Se si utilizza un'ampiezza di 25 mm, incubare a una velocità prestabilita. Se si desidera ottenere la stessa forza centrifuga con un'ampiezza di 50 mm, la velocità di rotazione deve essere calcolata come radice quadrata di 1/2, quindi si dovrebbe utilizzare il 70% della velocità di rotazione per ottenere le stesse condizioni di incubazione.
Si prega di notare che quanto sopra è solo un metodo teorico per calcolare la forza centrifuga. Esistono altri fattori che influenzano le applicazioni reali. Questo metodo di calcolo fornisce valori approssimativi a fini operativi.
Data di pubblicazione: 10 settembre 2023