Hoe kiest u de juiste shaker-amplitude?
Wat is de amplitude van een shaker?
De amplitude van een schudapparaat is de diameter van de pallet bij een cirkelvormige beweging, soms ook wel de "oscillatiediameter" of "spoordiameter" genoemd: Ø. Radobio biedt standaard schudapparaten met amplitudes van 3 mm, 25 mm, 26 mm en 50 mm. Aangepaste schudapparaten met andere amplitudes zijn ook verkrijgbaar.
Wat is zuurstofoverdrachtssnelheid (OTR)?
De zuurstofoverdrachtssnelheid (OTR) is de efficiëntie waarmee zuurstof van de atmosfeer naar de vloeistof wordt overgebracht. Hoe hoger de OTR-waarde, hoe hoger de zuurstofoverdrachtsefficiëntie.
Effect van amplitude en rotatiesnelheid
Beide factoren beïnvloeden de menging van het medium in de kweekfles. Hoe beter de menging, hoe beter de zuurstofoverdrachtssnelheid (OTR). Aan de hand van deze richtlijnen kunnen de meest geschikte amplitude en rotatiesnelheid worden gekozen.
Over het algemeen kan een amplitude van 25 mm of 26 mm worden gebruikt als universele amplitude voor alle kweektoepassingen.
Bacteriële, gist- en schimmelculturen:
Zuurstofoverdracht in schudkolven is veel minder efficiënt dan in bioreactoren. Zuurstofoverdracht kan in de meeste gevallen de beperkende factor zijn voor schudkolfculturen. De amplitude hangt samen met de grootte van de erlenmeyers: grotere erlenmeyers gebruiken grotere amplitudes.
Aanbeveling: 25 mm amplitude voor erlenmeyers van 25 ml tot 2000 ml.
50 mm amplitude voor erlenmeyers van 2000 ml tot 5000 ml.
Celcultuur:
* Zoogdiercelculturen hebben een relatief lage zuurstofbehoefte.
* Voor schudkolven van 250 ml kan voldoende zuurstoftoevoer worden geboden over een relatief breed bereik aan amplitudes en snelheden (amplitude 20-50 mm; 100-300 tpm).
* Voor kolven met een grotere diameter (Fernbach-kolven) wordt een amplitude van 50 mm aanbevolen.
* Indien wegwerpkweekzakken worden gebruikt, wordt een amplitude van 50 mm aanbevolen.
Microtiter- en deep-well-platen:
Voor microtiter- en deep-well-platen zijn er twee verschillende methoden om maximale zuurstofoverdracht te verkrijgen!
* 50 mm amplitude bij een snelheid van minimaal 250 tpm.
* Gebruik een amplitude van 3 mm bij 800-1000 tpm.
In veel gevallen, zelfs als een redelijke amplitude wordt gekozen, is het mogelijk dat het biocultuurvolume hierdoor niet toeneemt, omdat de volumetoename door verschillende factoren kan worden beïnvloed. Als bijvoorbeeld een of twee van de tien factoren niet ideaal zijn, zal de toename van het cultuurvolume beperkt zijn, ongeacht hoe goed de andere factoren zijn. Men zou ook kunnen stellen dat de juiste amplitudekeuze zal resulteren in een merkbare toename in de incubator als de enige beperkende factor voor het cultuurvolume de zuurstoftoevoer is. Als bijvoorbeeld de koolstofbron de beperkende factor is, zal het gewenste cultuurvolume niet worden bereikt, ongeacht hoe goed de zuurstofoverdracht is.
Amplitude en rotatiesnelheid
Zowel amplitude als rotatiesnelheid kunnen de zuurstofoverdracht beïnvloeden. Als celculturen worden gekweekt met zeer lage rotatiesnelheden (bijv. 100 tpm), hebben amplitudeverschillen weinig tot geen merkbaar effect op de zuurstofoverdracht. Om de hoogste zuurstofoverdracht te bereiken, is de eerste stap het zo veel mogelijk verhogen van de rotatiesnelheid, zodat de tray goed in balans is met de snelheid. Niet alle cellen kunnen goed groeien met hoge snelheidsoscillaties, en sommige cellen die gevoelig zijn voor schuifkrachten kunnen afsterven door hoge rotatiesnelheden.
Andere invloeden
Er zijn ook andere factoren die invloed kunnen hebben op de zuurstofoverdracht:
* Vulvolume: erlenmeyers mogen maximaal tot een derde van het totale volume worden gevuld. Om maximale zuurstofoverdracht te bereiken, mag u maximaal tot 10% vullen. Nooit tot 50%.
* Spoilers: Spoilers zijn effectief in het verbeteren van de zuurstofoverdracht in alle soorten culturen. Sommige fabrikanten adviseren het gebruik van "Ultra High Yield"-kolven. De spoilers op deze kolven verhogen de vloeistofwrijving en de schudder bereikt mogelijk niet de maximaal ingestelde snelheid.
Correlatie tussen amplitude en snelheid
De middelpuntvliedende kracht in een schudapparaat kan worden berekend met behulp van de volgende vergelijking
FC = toerental2× amplitude
Er is een lineair verband tussen de middelpuntvliedende kracht en de amplitude: als je een amplitude van 25 mm gebruikt voor een amplitude van 50 mm (bij dezelfde snelheid), dan neemt de middelpuntvliedende kracht met een factor 2 toe.
Er bestaat een kwadratische verhouding tussen de middelpuntvliedende kracht en de rotatiesnelheid.
Als de snelheid met een factor 2 wordt verhoogd (zelfde amplitude), neemt de centrifugale kracht met een factor 4 toe. Als de snelheid met een factor 3 wordt verhoogd, neemt de centrifugale kracht met een factor 9 toe!
Als u een amplitude van 25 mm gebruikt, incubeer dan met een bepaalde snelheid. Wilt u dezelfde centrifugale kracht bereiken met een amplitude van 50 mm, dan moet de rotatiesnelheid worden berekend als de wortel uit 1/2. U moet dus 70% van de rotatiesnelheid gebruiken om dezelfde incubatieomstandigheden te bereiken.
Houd er rekening mee dat bovenstaande slechts een theoretische methode is voor het berekenen van de middelpuntvliedende kracht. Er zijn andere beïnvloedende factoren in reële toepassingen. Deze berekeningsmethode geeft benaderende waarden voor operationele doeleinden.
Plaatsingstijd: 03-01-2024