Einsatz von Schüttelinkubatoren in der biologischen Zellkultur

Die biologische Kultur wird in statische Kultur und Schüttelkultur unterteilt. Die Schüttelkultur, auch Suspensionskultur genannt, ist eine Kulturmethode, bei der mikrobielle Zellen in flüssiges Medium eingeimpft und zur ständigen Schwingung auf einen Schüttler oder Oszillator gestellt werden. Sie wird häufig im Stammscreening und in der mikrobiellen Expansionskultur eingesetzt und ist eine gängige Kulturmethode in der mikrobiellen Physiologie, Biochemie, Fermentation und anderen biowissenschaftlichen Forschungsfeldern. Die Schüttelkultur eignet sich nicht für die Kultur von Substanzen mit flüchtigen chemischen Lösungsmitteln, geringen Konzentrationen explosiver Gase und schwer entflammbaren Gasen sowie toxischen Substanzen.

Was ist der Unterschied zwischen statischen und Schüttelkulturen?

Ein CO₂-Inkubator simuliert eine geeignete Kulturumgebung für die Zellkultur, einschließlich Temperatur, CO₂-Konzentration, Luftfeuchtigkeit und anderen äußeren Bedingungen. Werden Stammzellen unter statischen Bedingungen kultiviert, haften die Zellen am Boden des Kolbens, und es bildet sich ein Konzentrationsgradient von gelöstem Sauerstoff und Nährstoffen. Suspensionszellen hingegen heben in einer milden Schüttelkultur den Konzentrationsgradienten auf und erhöhen die Konzentration von gelöstem Sauerstoff, was das Wachstum begünstigt. In Bakterien- und Zellkulturen verbessert die Schüttelkultur den Kontakt mit den Medienkomponenten und die Sauerstoffversorgung, insbesondere bei Pilzen, ohne dass sich Hyphen oder Cluster bilden. Mykobakterien, die aus statischer Schimmelpilzkultur gewonnen werden, weisen deutlich erkennbar ein Myzel auf, dessen Morphologie und Wachstum auf der Platte in gewisser Weise ähnlich sind. In der Schüttelkultur hingegen sind die Bakterien kugelförmig, d. h. das Myzel aggregiert zu Clustern. Daher wird in der mikrobiellen Industrie häufig Rührkultur mit dem gleichen Effekt der Vibrationskultur eingesetzt. Auch die Rotationskultur in der Gewebekultur ist eine Form der Schüttelkultur.

Die Rolle der Schüttelkultur:

1. Massentransfer, das Substrat oder der Metabolit werden besser übertragen und spielen eine Rolle im System.

2. Gelöster Sauerstoff: Im aeroben Kulturprozess wird die Luft offen gefiltert, sodass durch die Schwingung mehr Luftsauerstoff im Kulturmedium gelöst werden kann.

3. Systemhomogenität, die der Probenahme und Bestimmung verschiedener Parameter förderlich ist.