Jak wybrać prawidłową amplitudę wibratora?
Jaka jest amplituda drgań wibratora?
Amplituda shakera to średnica palety w ruchu okrężnym, czasami nazywana symbolem „średnicy oscylacji” lub „średnicy toru”: Ø. Radobio oferuje standardowe shakery o amplitudach 3 mm, 25 mm, 26 mm i 50 mm. Dostępne są również shakery dostosowane do potrzeb klienta o innych rozmiarach amplitudy.
Czym jest szybkość transferu tlenu (OTR)?
Szybkość transferu tlenu (OTR) to wydajność transferu tlenu z atmosfery do cieczy. Im wyższa wartość OTR, tym wyższa wydajność transferu tlenu.
Wpływ amplitudy i prędkości obrotowej
Oba te czynniki wpływają na mieszanie medium w kolbie hodowlanej. Im lepsze mieszanie, tym lepsza szybkość transferu tlenu (OTR). Postępując zgodnie z tymi wytycznymi, można wybrać najbardziej odpowiednią amplitudę i prędkość obrotową.
Zasadniczo wybór amplitudy 25 mm lub 26 mm można uznać za uniwersalną amplitudę dla wszystkich zastosowań kulturowych.
Kultury bakteryjne, drożdżakowe i grzybicze:
Transfer tlenu w kolbach wstrząsowych jest znacznie mniej wydajny niż w bioreaktorach. Transfer tlenu może być czynnikiem ograniczającym dla kultur w kolbach wstrząsowych w większości przypadków. Amplituda jest związana z rozmiarem kolb stożkowych: większe kolby wykorzystują większe amplitudy.
Zalecenie: amplituda 25 mm dla kolb stożkowych o pojemności od 25 ml do 2000 ml.
Amplituda 50 mm dla kolb stożkowych o pojemności od 2000 ml do 5000 ml.
Hodowla komórkowa:
* Hodowle komórek ssaków mają stosunkowo niskie zapotrzebowanie na tlen.
* W przypadku kolb laboratoryjnych o pojemności 250 ml odpowiednią ilość tlenu można zapewnić w stosunkowo szerokim zakresie amplitud i prędkości (amplituda 20–50 mm; 100–300 obr./min).
* W przypadku kolb o większej średnicy (kolby Fernbacha) zaleca się amplitudę 50 mm.
* Jeżeli używane są jednorazowe worki hodowlane, zalecana jest amplituda 50 mm.
Płytki mikrotitracyjne i płytki głębokodołkowe:
W przypadku płytek mikrotitracyjnych i płytek głęboko-dołkowych istnieją dwie różne metody pozwalające uzyskać maksymalny transfer tlenu!
* Amplituda 50 mm przy prędkości nie mniejszej niż 250 obr./min.
* Stosować amplitudę 3 mm przy 800-1000 obr./min.
W wielu przypadkach, nawet jeśli zostanie wybrana rozsądna amplituda, może ona nie zwiększyć objętości biokultury, ponieważ na wzrost objętości może wpływać kilka czynników. Na przykład, jeśli jeden lub dwa z dziesięciu czynników nie są idealne, wówczas wzrost objętości kultury będzie ograniczony bez względu na to, jak dobre są inne czynniki, lub można by argumentować, że właściwy wybór amplitudy spowoduje zauważalny wzrost w inkubatorze, jeśli jedynym czynnikiem ograniczającym objętość kultury jest dostarczanie tlenu. Na przykład, jeśli źródłem węgla jest czynnik ograniczający, bez względu na to, jak dobry jest transfer tlenu, pożądana objętość kultury nie zostanie osiągnięta.
Amplituda i prędkość obrotowa
Zarówno amplituda, jak i prędkość obrotowa mogą mieć wpływ na transfer tlenu. Jeśli hodowle komórkowe są hodowane przy bardzo niskich prędkościach obrotowych (np. 100 obr./min), różnice w amplitudzie mają niewielki lub żaden zauważalny wpływ na transfer tlenu. Aby osiągnąć najwyższy transfer tlenu, pierwszym krokiem jest zwiększenie prędkości obrotowej tak bardzo, jak to możliwe, a tacka będzie odpowiednio wyważona pod kątem prędkości. Nie wszystkie komórki mogą dobrze rosnąć przy oscylacjach o dużej prędkości, a niektóre komórki, które są wrażliwe na siły ścinające, mogą obumrzeć z powodu wysokich prędkości obrotowych.
Inne wpływy
Na transfer tlenu mogą mieć wpływ również inne czynniki:
* Objętość napełniania, kolby stożkowe powinny być napełniane do nie więcej niż jednej trzeciej całkowitej objętości. Jeśli ma być osiągnięty maksymalny transfer tlenu, napełniaj do nie więcej niż 10%. Nigdy nie napełniaj do 50%.
* Spoilery: Spoilery są skuteczne w poprawie transferu tlenu we wszystkich typach kultur. Niektórzy producenci zalecają stosowanie kolb „Ultra High Yield”. Spoilery na tych kolbach zwiększają tarcie cieczy, a shaker może nie osiągnąć maksymalnej ustawionej prędkości.
Korelacja pomiędzy amplitudą i prędkością
Siłę odśrodkową w wibratorze można obliczyć, korzystając z następującego równania
FC = obr./min2× amplituda
Istnieje liniowa zależność między siłą odśrodkową i amplitudą: jeżeli użyjemy amplitudy 25 mm i 50 mm (przy tej samej prędkości), siła odśrodkowa zwiększy się dwukrotnie.
Pomiędzy siłą odśrodkową i prędkością obrotową istnieje zależność kwadratowa.
Jeżeli prędkość wzrośnie dwukrotnie (przy tej samej amplitudzie), siła odśrodkowa wzrośnie czterokrotnie. Jeżeli prędkość wzrośnie trzykrotnie, siła odśrodkowa wzrośnie dziewięciokrotnie!
Jeśli używasz amplitudy 25 mm, inkubuj przy danej prędkości. Jeśli chcesz osiągnąć tę samą siłę odśrodkową przy amplitudzie 50 mm, prędkość obrotową należy obliczyć jako pierwiastek kwadratowy z 1/2, więc powinieneś użyć 70% prędkości obrotowej, aby osiągnąć te same warunki inkubacji.
Należy pamiętać, że powyższe jest jedynie teoretyczną metodą obliczania siły odśrodkowej. Istnieją inne czynniki wpływające w rzeczywistych zastosowaniach. Ta metoda obliczania daje przybliżone wartości dla celów operacyjnych.
Czas publikacji: 10-09-2023