Jak wybrać prawidłową amplitudę wibratora?
Jaka jest amplituda drgań wibratora?
Amplituda wibratora to średnica palety w ruchu okrężnym, czasami nazywana „średnicą oscylacji” lub „średnicą toru” (symbol Ø). Radobio oferuje standardowe wibratory o amplitudach 3 mm, 25 mm, 26 mm i 50 mm. Dostępne są również wibratory o innych rozmiarach amplitudy, dostosowane do indywidualnych potrzeb.
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 pożywki w kolbie hodowlanej. Im lepsze mieszanie, tym lepsza szybkość transferu tlenu (OTR). Kierując się tymi wskazówkami, można dobrać najbardziej odpowiednią amplitudę i prędkość obrotową.
Zasadniczo wybór amplitudy 25 mm lub 26 mm można uznać za uniwersalną amplitudę dla wszystkich zastosowań kulturowych.
Kultury bakterii, drożdży i grzybów:
Przenoszenie tlenu w kolbach do wytrząsania jest znacznie mniej wydajne niż w bioreaktorach. Przenoszenie tlenu może być czynnikiem ograniczającym hodowle w kolbach do wytrząsania w większości przypadków. Amplituda jest związana z rozmiarem kolb stożkowych: większe kolby wymagają większych amplitud.
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 wstrząsowych o pojemności 250 ml odpowiednią ilość tlenu można uzyskać w stosunkowo szerokim zakresie amplitud i prędkości (amplituda 20–50 mm; 100–300 obr./min).
* W przypadku kolb o większej średnicy (kolby Fernbacha) zalecana jest amplituda 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 uzyskania maksymalnego transferu 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 to nie zwiększyć objętości biokultury, ponieważ na wzrost objętości może wpływać kilka czynników. Na przykład, jeśli jeden lub dwa z dziesięciu czynników nie są idealne, wzrost objętości hodowli będzie ograniczony, niezależnie od tego, jak dobre są pozostałe czynniki. Można też argumentować, że prawidłowy wybór amplitudy spowoduje zauważalny wzrost objętości inkubatora, jeśli jedynym czynnikiem ograniczającym objętość hodowli jest dostarczanie tlenu. Na przykład, jeśli czynnikiem ograniczającym jest źródło węgla, niezależnie od tego, jak dobry jest transfer tlenu, pożądana objętość hodowli 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 maksymalne zwiększenie prędkości obrotowej, a tacka będzie odpowiednio wyważona pod względem prędkości. Nie wszystkie komórki dobrze rosną przy wysokich prędkościach oscylacji, a niektóre komórki wrażliwe na siły ścinające mogą obumrzeć z powodu wysokich prędkości obrotowych.
Inne wpływy
Na transport tlenu mogą mieć wpływ również inne czynniki:
* Objętość napełnienia: kolby stożkowe należy napełniać do nie więcej niż jednej trzeciej całkowitej objętości. Aby osiągnąć maksymalny transfer tlenu, należy napełniać do nie więcej niż 10%. Nigdy nie napełniać do 50%.
* Spoilery: Spoilery skutecznie poprawiają transfer tlenu we wszystkich rodzajach kultur. Niektórzy producenci zalecają stosowanie kolb „Ultra High Yield”. Spoilery w tych kolbach zwiększają tarcie cieczy, przez co wytrząsarka może nie osiągnąć maksymalnej prędkości.
Korelacja między amplitudą a 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.
Między siłą odśrodkową a 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 z daną prędkością. Aby uzyskać tę samą siłę odśrodkową przy amplitudzie 50 mm, prędkość obrotową należy obliczyć jako pierwiastek kwadratowy z 1/2, czyli aby uzyskać te same warunki inkubacji, należy użyć 70% prędkości obrotowej.
Należy pamiętać, że powyższa metoda jest jedynie teoretyczną metodą obliczania siły odśrodkowej. W rzeczywistych zastosowaniach występują również inne czynniki wpływające. Ta metoda obliczania daje wartości przybliżone do celów operacyjnych.
Czas publikacji: 03-01-2024