چگونه دامنه صحیح شیکر را انتخاب کنیم؟
دامنه نوسان یک شیکر چقدر است؟
دامنه یک شیکر، قطر پالت در حرکت دایره‌ای است که گاهی اوقات با نماد "قطر نوسان" یا "قطر مسیر" نامیده می‌شود: Ø. شرکت رادیوبیو شیکرهای استاندارد با دامنه‌های 3 میلی‌متر، 25 میلی‌متر، 26 میلی‌متر و 50 میلی‌متر ارائه می‌دهد. شیکرهای سفارشی با اندازه‌های دامنه دیگر نیز موجود است.
نرخ انتقال اکسیژن (OTR) چیست؟
نرخ انتقال اکسیژن (OTR) راندمان انتقال اکسیژن از جو به مایع است. هرچه مقدار OTR بالاتر باشد، راندمان انتقال اکسیژن بیشتر است.
تأثیر دامنه و سرعت چرخش
هر دوی این عوامل بر اختلاط محیط کشت در فلاسک کشت تأثیر می‌گذارند. هرچه اختلاط بهتر باشد، سرعت انتقال اکسیژن (OTR) بهتر خواهد بود. با پیروی از این دستورالعمل‌ها، می‌توان مناسب‌ترین دامنه و سرعت چرخش را انتخاب کرد.
به طور کلی، انتخاب دامنه ۲۵ یا ۲۶ میلی‌متری می‌تواند به عنوان یک دامنه جهانی برای همه کاربردهای کشت مورد استفاده قرار گیرد.
کشت باکتری، مخمر و قارچ:
انتقال اکسیژن در فلاسک‌های لرزاننده بسیار کمتر از بیوراکتورها کارآمد است. انتقال اکسیژن ممکن است در بیشتر موارد عامل محدودکننده برای کشت‌های فلاسک لرزاننده باشد. دامنه به اندازه فلاسک‌های مخروطی مربوط می‌شود: فلاسک‌های بزرگتر از دامنه‌های بزرگتری استفاده می‌کنند.
توصیه: دامنه ۲۵ میلی‌متری برای فلاسک‌های مخروطی از ۲۵ میلی‌لیتر تا ۲۰۰۰ میلی‌لیتر.
دامنه ۵۰ میلی‌متری برای بالن‌های مخروطی از ۲۰۰۰ میلی‌لیتر تا ۵۰۰۰ میلی‌لیتر.
کشت سلولی:
* کشت سلولی پستانداران نیاز نسبتاً کمی به اکسیژن دارد.
* برای فلاسک‌های شیکر ۲۵۰ میلی‌لیتری، اکسیژن‌رسانی کافی می‌تواند در طیف نسبتاً وسیعی از دامنه‌ها و سرعت‌ها (دامنه ۲۰-۵۰ میلی‌متر؛ ۱۰۰-۳۰۰ دور در دقیقه) فراهم شود.
* برای فلاسک‌های با قطر بزرگتر (فلاسک‌های فرنباخ) دامنه ۵۰ میلی‌متر توصیه می‌شود.
* در صورت استفاده از کیسه‌های کشت یکبار مصرف، دامنه ۵۰ میلی‌متر توصیه می‌شود.
پلیت‌های میکروتیتر و چاهک عمیق:
برای پلیت‌های میکروتیتر و چاهک عمیق، دو روش مختلف برای دستیابی به حداکثر انتقال اکسیژن وجود دارد!
* دامنه ۵۰ میلی‌متر با سرعتی که کمتر از ۲۵۰ دور در دقیقه نباشد.
* از دامنه ۳ میلی‌متری با سرعت ۸۰۰ تا ۱۰۰۰ دور در دقیقه استفاده کنید.
در بسیاری از موارد، حتی اگر دامنه معقولی انتخاب شود، ممکن است حجم کشت زیستی را افزایش ندهد، زیرا افزایش حجم می‌تواند تحت تأثیر عوامل مختلفی باشد. به عنوان مثال، اگر یک یا دو مورد از ده عامل ایده‌آل نباشند، افزایش حجم کشت محدود خواهد بود، صرف نظر از اینکه سایر عوامل چقدر خوب باشند، یا می‌توان استدلال کرد که انتخاب صحیح دامنه منجر به افزایش قابل توجه در انکوباتور خواهد شد اگر تنها عامل محدود کننده حجم کشت، انتقال اکسیژن باشد. به عنوان مثال، اگر منبع کربن عامل محدود کننده باشد، صرف نظر از اینکه انتقال اکسیژن چقدر خوب باشد، حجم کشت مورد نظر حاصل نخواهد شد.
دامنه و سرعت چرخش
هم دامنه و هم سرعت چرخش می‌توانند بر انتقال اکسیژن تأثیر بگذارند. اگر کشت‌های سلولی با سرعت‌های چرخش بسیار پایین (مثلاً ۱۰۰ دور در دقیقه) رشد کنند، تفاوت در دامنه تأثیر کم یا هیچ تأثیر قابل توجهی بر انتقال اکسیژن ندارد. برای دستیابی به بالاترین انتقال اکسیژن، اولین قدم افزایش سرعت چرخش تا حد امکان است و سینی به درستی برای سرعت متعادل خواهد شد. همه سلول‌ها نمی‌توانند با نوسانات با سرعت بالا به خوبی رشد کنند و برخی از سلول‌هایی که به نیروهای برشی حساس هستند ممکن است در اثر سرعت‌های چرخش بالا از بین بروند.
تأثیرات دیگر
عوامل دیگری نیز می‌توانند بر انتقال اکسیژن تأثیر بگذارند:
* از نظر حجم پر کردن، فلاسک‌های مخروطی نباید بیش از یک سوم حجم کل پر شوند. اگر می‌خواهید حداکثر انتقال اکسیژن حاصل شود، نباید بیش از 10٪ پر شوند. هرگز تا 50٪ پر نکنید.
* اسپویلرها: اسپویلرها در بهبود انتقال اکسیژن در انواع کشت‌ها مؤثر هستند. برخی از تولیدکنندگان استفاده از فلاسک‌های «عملکرد فوق‌العاده بالا» را توصیه می‌کنند. اسپویلرهای موجود در این فلاسک‌ها اصطکاک مایع را افزایش می‌دهند و ممکن است شیکر به حداکثر سرعت تنظیم شده نرسد.
همبستگی بین دامنه و سرعت
نیروی گریز از مرکز در یک شیکر را می‌توان با استفاده از معادله زیر محاسبه کرد.
FC = دور در دقیقه2× دامنه
یک رابطه خطی بین نیروی گریز از مرکز و دامنه وجود دارد: اگر از دامنه ۲۵ میلی‌متری به دامنه ۵۰ میلی‌متری (با سرعت یکسان) استفاده کنید، نیروی گریز از مرکز با ضریب ۲ افزایش می‌یابد.
بین نیروی گریز از مرکز و سرعت دورانی رابطه مربعی وجود دارد.
اگر سرعت با ضریب ۲ افزایش یابد (با همان دامنه)، نیروی گریز از مرکز با ضریب ۴ افزایش می‌یابد. اگر سرعت با ضریب ۳ افزایش یابد، نیروی گریز از مرکز با ضریب ۹ افزایش می‌یابد!
اگر از دامنه ۲۵ میلی‌متر استفاده می‌کنید، با سرعت مشخص انکوباسیون کنید. اگر می‌خواهید به همان نیروی گریز از مرکز با دامنه ۵۰ میلی‌متر برسید، سرعت چرخش باید به صورت جذر ۱/۲ محاسبه شود، بنابراین برای دستیابی به همان شرایط انکوباسیون باید از ۷۰٪ سرعت چرخش استفاده کنید.
لطفا توجه داشته باشید که موارد فوق تنها یک روش نظری برای محاسبه نیروی گریز از مرکز است. عوامل مؤثر دیگری نیز در کاربردهای واقعی وجود دارند. این روش محاسبه، مقادیر تقریبی را برای اهداف عملیاتی ارائه می‌دهد.
زمان ارسال: ژانویه-03-2024