Hvordan velge riktig shakeramplitude?
Hva er amplituden til en shaker?
Amplituden til en ristemaskin er diameteren på pallen i sirkelbevegelse, noen ganger kalt symbolet for «oscillasjonsdiameter» eller «spordiameter»: Ø. Radobio tilbyr standard ristemaskiner med amplituder på 3 mm, 25 mm, 26 mm og 50 mm. Tilpassede ristemaskiner med andre amplitudestørrelser er også tilgjengelige.
Hva er oksygenoverføringshastighet (OTR)?
Oksygenoverføringshastighet (OTR) er effektiviteten til oksygenoverføring fra atmosfæren til væsken. Jo høyere OTR-verdi betyr, desto høyere er oksygenoverføringseffektiviteten.
Effekt av amplitude og rotasjonshastighet
Begge disse faktorene påvirker blandingen av mediet i kulturkolben. Jo bedre blanding, desto bedre oksygenoverføringshastighet (OTR). Ved å følge disse retningslinjene kan den mest passende amplituden og rotasjonshastigheten velges.
Generelt kan valg av en amplitude på 25 mm eller 26 mm brukes som en universell amplitude for alle kulturapplikasjoner.
Bakterie-, gjær- og soppkulturer:
Oksygenoverføring i ristekolber er mye mindre effektiv enn i bioreaktorer. Oksygenoverføring kan være den begrensende faktoren for ristekolbekulturer i de fleste tilfeller. Amplituden er relatert til størrelsen på de koniske kolbene: større kolber bruker større amplituder.
Anbefaling: 25 mm amplitude for erlenmeyerkolber fra 25 ml til 2000 ml.
50 mm amplitude for erlenmeyerkolber fra 2000 ml til 5000 ml.
Cellekultur:
* Pattedyrcellekulturer har et relativt lavt oksygenbehov.
* For 250 ml ristekolber kan tilstrekkelig oksygentilførsel gis over et relativt bredt spekter av amplituder og hastigheter (20–50 mm amplitude; 100–300 o/min).
* For kolber med større diameter (Fernbach-kolber) anbefales en amplitude på 50 mm.
* Hvis det brukes engangsposer for kultur, anbefales en amplitude på 50 mm.
Mikrotiter- og dypbrønnsplater:
For mikrotiter- og dypbrønnsplater finnes det to forskjellige metoder for å oppnå maksimal oksygenoverføring!
* 50 mm amplitude ved en hastighet på ikke mindre enn 250 o/min.
* Bruk 3 mm amplitude ved 800–1000 o/min.
I mange tilfeller, selv om en rimelig amplitude velges, vil det ikke nødvendigvis øke biokulturvolumet, fordi volumøkningen kan påvirkes av flere faktorer. Hvis for eksempel én eller to av de ti faktorene ikke er ideelle, vil økningen i kulturvolum være begrenset uansett hvor gode de andre faktorene er, eller man kan argumentere for at riktig valg av amplitude vil resultere i en merkbar økning i inkubatoren hvis den eneste begrensende faktoren for kulturvolum er oksygentilførsel. Hvis for eksempel karbonkilden er den begrensende faktoren, vil det ønskede kulturvolumet ikke oppnås uansett hvor god oksygenoverføringen er.
Amplitude og rotasjonshastighet
Både amplitude og rotasjonshastighet kan ha en effekt på oksygenoverføringen. Hvis cellekulturer dyrkes ved svært lave rotasjonshastigheter (f.eks. 100 o/min), har forskjeller i amplitude liten eller ingen merkbar effekt på oksygenoverføringen. For å oppnå høyest mulig oksygenoverføring er det første trinnet å øke rotasjonshastigheten så mye som mulig, og brettet vil være riktig balansert for hastighet. Ikke alle celler kan vokse bra med høyhastighetssvingninger, og noen celler som er følsomme for skjærkrefter kan dø av høye rotasjonshastigheter.
Andre påvirkninger
Andre faktorer kan påvirke oksygenoverføringen:.
* Fyllingsvolum, erlenkede kolber bør fylles til maksimalt en tredjedel av det totale volumet. Hvis maksimal oksygenoverføring skal oppnås, fylles til maksimalt 10 %. Fyll aldri til 50 %.
* Spoilere: Spoilere er effektive for å forbedre oksygenoverføringen i alle typer kulturer. Noen produsenter anbefaler bruk av «Ultra High Yield»-kolber. Spoilerne på disse kolbene øker væskefriksjonen, og det kan hende at ristemaskinen ikke når den maksimale innstilte hastigheten.
Korrelasjon mellom amplitude og hastighet
Sentrifugalkraften i en rister kan beregnes ved hjelp av følgende ligning
FC = o/min2× amplitude
Det er en lineær sammenheng mellom sentrifugalkraft og amplitude: hvis du bruker en amplitude på 25 mm til en amplitude på 50 mm (med samme hastighet), øker sentrifugalkraften med en faktor på 2.
Det finnes et kvadratforhold mellom sentrifugalkraft og rotasjonshastighet.
Hvis hastigheten økes med en faktor på 2 (samme amplitude), øker sentrifugalkraften med en faktor på 4. Hvis hastigheten økes med en faktor på 3, øker sentrifugalkraften med en faktor på 9!
Hvis du bruker en amplitude på 25 mm, inkuber med en gitt hastighet. Hvis du ønsker å oppnå samme sentrifugalkraft med en amplitude på 50 mm, bør rotasjonshastigheten beregnes som kvadratroten av 1/2, slik at du bør bruke 70 % av rotasjonshastigheten for å oppnå de samme inkubasjonsforholdene.
Vær oppmerksom på at det ovennevnte kun er en teoretisk metode for å beregne sentrifugalkraft. Det finnes andre påvirkende faktorer i reelle applikasjoner. Denne beregningsmetoden gir omtrentlige verdier for driftsformål.
Publisert: 03.01.2024