Как выбрать правильную амплитуду колебаний для инкубатора с встряхиванием?
Какова амплитуда колебаний вибростенда?
Амплитудаинкубатор шейкерДиаметр паллеты, движущейся по кругу, иногда обозначается символом «диаметр колебания» или «диаметр направляющей»: Ø. Компания Radobio предлагает стандартные вибрационные грохоты с амплитудой 3 мм, 25 мм, 26 мм и 50 мм. Также доступны вибрационные грохоты, изготовленные на заказ, с другими размерами амплитуды.
Что такое скорость переноса кислорода (OTR)?
Скорость переноса кислорода (OTR) — это эффективность переноса кислорода из атмосферы в жидкость. Чем выше значение OTR, тем выше эффективность переноса кислорода.
Влияние амплитуды и скорости вращения
Оба этих фактора влияют на перемешивание среды в культуральной колбе. Чем лучше перемешивание, тем выше скорость переноса кислорода (СПК). Следуя этим рекомендациям, можно выбрать наиболее подходящую амплитуду и скорость вращения.
В целом, выбор амплитуды 25 мм или 26 мм может использоваться в качестве универсальной амплитуды для всех применений в культивировании.
Бактериальные, дрожжевые и грибковые культуры:
Перенос кислорода в колбах для встряхивания значительно менее эффективен, чем в биореакторах. В большинстве случаев перенос кислорода может быть лимитирующим фактором для культур в колбах для встряхивания. Амплитуда связана с размером конических колб: в колбах большего размера используется большая амплитуда.
Рекомендация: амплитуда 25 мм для конических колб объемом от 25 мл до 2000 мл.
Амплитуда 50 мм для конических колб объемом от 2000 мл до 5000 мл.
Культивирование клеток:
* Клетки млекопитающих имеют относительно низкую потребность в кислороде.
* Для колб-шейкеров объемом 250 мл достаточная подача кислорода может быть обеспечена в относительно широком диапазоне амплитуд и скоростей (амплитуда 20-50 мм; 100-300 об/мин).
* Для колб большего диаметра (колб Фернбаха) рекомендуется амплитуда 50 мм.
* При использовании одноразовых пакетов для культивирования рекомендуется амплитуда 50 мм.
Микротитровальные и глубоколуночные планшеты:
Для микротитровальных и глубоколуночных планшетов существует два разных метода достижения максимальной передачи кислорода!
* Амплитуда 50 мм при скорости не менее 250 об/мин.
* Используйте амплитуду 3 мм при 800-1000 об/мин.
Во многих случаях, даже если выбрана разумная амплитуда, это может не привести к увеличению объема биокультуры, поскольку на увеличение объема могут влиять несколько факторов. Например, если один или два из десяти факторов не являются идеальными, то увеличение объема культуры будет ограничено независимо от того, насколько хороши другие факторы, или можно утверждать, что правильный выбор амплитуды приведет к заметному увеличению объема в инкубаторе, если единственным ограничивающим фактором объема культуры является подача кислорода. Например, если ограничивающим фактором является источник углерода, то независимо от того, насколько хороша передача кислорода, желаемый объем культуры не будет достигнут.
Амплитуда и скорость вращения
Как амплитуда, так и скорость вращения могут влиять на перенос кислорода. Если клеточные культуры выращиваются при очень низких скоростях вращения (например, 100 об/мин), различия в амплитуде практически не влияют на перенос кислорода. Для достижения максимального переноса кислорода первым шагом является максимально возможное увеличение скорости вращения, и таким образом лоток будет правильно сбалансирован по скорости. Не все клетки хорошо растут при высокоскоростных колебаниях, а некоторые клетки, чувствительные к сдвиговым силам, могут погибнуть при высоких скоростях вращения.
Другие влияния
На перенос кислорода могут влиять и другие факторы:
* Объем заполнения: конические колбы следует заполнять не более чем на одну треть от общего объема. Для достижения максимальной передачи кислорода заполняйте колбы не более чем на 10%. Никогда не заполняйте до 50%.
* Поршни: Поршни эффективны для улучшения переноса кислорода во всех типах культур. Некоторые производители рекомендуют использовать колбы «сверхвысокой производительности». Поршни на таких колбах увеличивают трение жидкости, и шейкер может не достичь максимальной заданной скорости.
Корреляция между амплитудой и скоростью
Центробежную силу в вибростенде можно рассчитать с помощью следующего уравнения.
FC = об/мин2× амплитуда
Между центробежной силой и амплитудой существует линейная зависимость: если использовать амплитуду от 25 мм до 50 мм (при той же скорости), центробежная сила увеличивается в 2 раза.
Между центробежной силой и скоростью вращения существует квадратичная зависимость.
Если скорость увеличить в 2 раза (при той же амплитуде), центробежная сила увеличится в 4 раза. Если скорость увеличить в 3 раза, центробежная сила увеличится в 9 раз!
Если вы используете амплитуду 25 мм, инкубируйте при заданной скорости. Если вы хотите достичь той же центробежной силы при амплитуде 50 мм, скорость вращения следует рассчитывать как квадратный корень из 1/2, то есть для достижения тех же условий инкубации следует использовать 70% от скорости вращения.
Обратите внимание, что приведенный выше метод является лишь теоретическим способом расчета центробежной силы. В реальных условиях существуют и другие влияющие факторы. Данный метод расчета дает приблизительные значения для практических целей.
Дата публикации: 03.01.2024