Comment choisir la bonne amplitude de shaker ?
Quelle est l'amplitude d'un shaker ?
L'amplitude d'un agitateur correspond au diamètre de la palette en mouvement circulaire, parfois appelé « diamètre d'oscillation » ou « diamètre de piste » (symbole : Ø). Radobio propose des agitateurs standards d'amplitudes de 3 mm, 25 mm, 26 mm et 50 mm. Des agitateurs personnalisés avec d'autres amplitudes sont également disponibles.
Qu'est-ce que le taux de transfert d'oxygène (OTR) ?
Le taux de transfert d'oxygène (OTR) correspond à l'efficacité du transfert d'oxygène de l'atmosphère vers le liquide. Plus la valeur de l'OTR est élevée, plus l'efficacité du transfert d'oxygène est élevée.
Effet de l'amplitude et de la vitesse de rotation
Ces deux facteurs influencent le mélange du milieu dans le flacon de culture. Plus le mélange est efficace, meilleur est le taux de transfert d'oxygène (OTR). En suivant ces directives, l'amplitude et la vitesse de rotation les plus adaptées peuvent être sélectionnées.
En général, la sélection d’une amplitude de 25 mm ou 26 mm peut être utilisée comme amplitude universelle pour toutes les applications de culture.
Cultures bactériennes, de levures et de champignons :
Le transfert d'oxygène dans les fioles agitées est beaucoup moins efficace que dans les bioréacteurs. Dans la plupart des cas, ce transfert peut être le facteur limitant des cultures en fioles agitées. L'amplitude est liée à la taille des fioles coniques : les fioles plus grandes utilisent des amplitudes plus importantes.
Recommandation : amplitude de 25 mm pour les fioles coniques de 25 ml à 2000 ml.
Amplitude de 50 mm pour les fioles coniques de 2000 ml à 5000 ml.
Culture cellulaire :
* Les cultures de cellules de mammifères ont des besoins en oxygène relativement faibles.
* Pour les flacons agitateurs de 250 ml, un apport suffisant d'oxygène peut être fourni sur une plage relativement large d'amplitudes et de vitesses (amplitude de 20 à 50 mm ; 100 à 300 tr/min).
* Pour les fioles de plus grand diamètre (fioles Fernbach), une amplitude de 50 mm est recommandée.
* Si des sacs de culture jetables sont utilisés, une amplitude de 50 mm est recommandée.
Plaques de microtitration et à puits profonds :
Pour les plaques de microtitration et les plaques à puits profonds, il existe deux méthodes différentes pour obtenir un transfert d'oxygène maximal !
* 50 mm d'amplitude à une vitesse d'au moins 250 tr/min.
* Utilisez une amplitude de 3 mm à 800-1000 tr/min.
Dans de nombreux cas, même le choix d'une amplitude raisonnable peut ne pas augmenter le volume de culture biologique, car cette augmentation peut être influencée par plusieurs facteurs. Par exemple, si un ou deux des dix facteurs ne sont pas idéaux, l'augmentation du volume de culture sera limitée, quelle que soit la qualité des autres facteurs. On pourrait également affirmer qu'un choix d'amplitude judicieux entraînera une augmentation notable du volume de culture dans l'incubateur si le seul facteur limitant est l'apport d'oxygène. Par exemple, si la source de carbone est le facteur limitant, quelle que soit la qualité du transfert d'oxygène, le volume de culture souhaité ne sera pas atteint.
Amplitude et vitesse de rotation
L'amplitude et la vitesse de rotation peuvent toutes deux avoir un effet sur le transfert d'oxygène. Si les cultures cellulaires sont cultivées à très faible vitesse de rotation (par exemple, 100 tr/min), les différences d'amplitude n'ont que peu ou pas d'effet notable sur le transfert d'oxygène. Pour obtenir un transfert d'oxygène maximal, la première étape consiste à augmenter la vitesse de rotation au maximum, afin que le plateau soit correctement équilibré pour cette vitesse. Toutes les cellules ne se développent pas correctement avec des oscillations à grande vitesse, et certaines cellules sensibles aux forces de cisaillement peuvent mourir à des vitesses de rotation élevées.
Autres influences
D’autres facteurs peuvent avoir un effet sur le transfert d’oxygène :
* Volume de remplissage : les fioles coniques ne doivent pas être remplies à plus d'un tiers de leur volume total. Pour un transfert d'oxygène maximal, ne pas remplir à plus de 10 %. Ne jamais remplir à 50 %.
* Spoilers : Les spoilers améliorent efficacement le transfert d'oxygène dans tous les types de cultures. Certains fabricants recommandent l'utilisation de flacons à très haut rendement. Les spoilers de ces flacons augmentent la friction du liquide et l'agitateur peut ne pas atteindre la vitesse maximale définie.
Corrélation entre l'amplitude et la vitesse
La force centrifuge dans un agitateur peut être calculée à l'aide de l'équation suivante
FC = tr/min2× amplitude
Il existe une relation linéaire entre la force centrifuge et l'amplitude : si vous utilisez une amplitude de 25 mm à une amplitude de 50 mm (à la même vitesse), la force centrifuge augmente d'un facteur 2.
Il existe une relation carrée entre la force centrifuge et la vitesse de rotation.
Si la vitesse est augmentée d'un facteur 2 (même amplitude), la force centrifuge augmente d'un facteur 4. Si la vitesse est augmentée d'un facteur 3, la force centrifuge augmente d'un facteur 9 !
Si vous utilisez une amplitude de 25 mm, incubez à une vitesse donnée. Si vous souhaitez obtenir la même force centrifuge avec une amplitude de 50 mm, la vitesse de rotation doit être calculée comme la racine carrée de 1/2 ; vous devrez donc utiliser 70 % de la vitesse de rotation pour obtenir les mêmes conditions d'incubation.
Veuillez noter que la méthode de calcul de la force centrifuge ci-dessus n'est qu'une méthode théorique. D'autres facteurs influencent les applications réelles. Cette méthode de calcul fournit des valeurs approximatives à des fins opérationnelles.
Date de publication : 03/01/2024