Ako vybrať správnu amplitúdu trepačky?
Aká je amplitúda trepačky?
Amplitúda trepačky je priemer palety v kruhovom pohybe, niekedy nazývaný symbol „priemer kmitania“ alebo „priemer dráhy“: Ø. Radobio ponúka štandardné trepačky s amplitúdami 3 mm, 25 mm, 26 mm a 50 mm. K dispozícii sú aj trepačky na mieru s inými veľkosťami amplitúdy.
Čo je rýchlosť prenosu kyslíka (OTR)?
Rýchlosť prenosu kyslíka (OTR) je účinnosť, s akou sa kyslík prenáša z atmosféry do kvapaliny. Čím vyššia je hodnota OTR, tým vyššia je účinnosť prenosu kyslíka.
Vplyv amplitúdy a rýchlosti otáčania
Oba tieto faktory ovplyvňujú miešanie média v kultivačnej banke. Čím lepšie je miešanie, tým lepšia je rýchlosť prenosu kyslíka (OTR). Podľa týchto pokynov je možné zvoliť najvhodnejšiu amplitúdu a rýchlosť otáčania.
Vo všeobecnosti sa výber amplitúdy 25 mm alebo 26 mm môže použiť ako univerzálna amplitúda pre všetky kultivačné aplikácie.
Bakteriálne, kvasinkové a hubové kultúry:
Prenos kyslíka v trepačkách je oveľa menej účinný ako v bioreaktoroch. Prenos kyslíka môže byť vo väčšine prípadov limitujúcim faktorom pre kultúry v trepačkách. Amplitúda súvisí s veľkosťou Erlenmeyerových baniek: väčšie banky používajú väčšie amplitúdy.
Odporúčanie: amplitúda 25 mm pre Erlenmeyerove banky od 25 ml do 2000 ml.
Amplitúda 50 mm pre Erlenmeyerove banky od 2000 ml do 5000 ml.
Bunková kultúra:
* Bunkové kultúry cicavcov majú relatívne nízke nároky na kyslík.
* Pri trepačkách s objemom 250 ml je možné zabezpečiť dostatočný prísun kyslíka v relatívne širokom rozsahu amplitúd a rýchlostí (amplitúda 20 – 50 mm; 100 – 300 ot./min.).
* Pre banky s väčším priemerom (Fernbachove banky) sa odporúča amplitúda 50 mm.
* Ak sa používajú jednorazové kultivačné vrecká, odporúča sa amplitúda 50 mm.
Mikrotitračné a hlbokomorové platne:
Pre mikrotitračné a hlbokomorové platne existujú dve rôzne metódy na dosiahnutie maximálneho prenosu kyslíka!
* Amplitúda 50 mm pri rýchlosti najmenej 250 ot./min.
* Použite amplitúdu 3 mm pri 800 – 1 000 ot./min.
V mnohých prípadoch, aj keď sa zvolí primeraná amplitúda, nemusí to zvýšiť objem biokultúry, pretože zvýšenie objemu môže byť ovplyvnené niekoľkými faktormi. Napríklad, ak jeden alebo dva z desiatich faktorov nie sú ideálne, potom bude zvýšenie objemu kultúry obmedzené bez ohľadu na to, aké dobré sú ostatné faktory, alebo by sa dalo tvrdiť, že správna voľba amplitúdy bude mať za následok znateľné zvýšenie inkubátora, ak je jediným limitujúcim faktorom objemu kultúry prísun kyslíka. Napríklad, ak je limitujúcim faktorom zdroj uhlíka, bez ohľadu na to, aký dobrý je prenos kyslíka, požadovaný objem kultúry sa nedosiahne.
Amplitúda a rýchlosť otáčania
Amplitúda aj rýchlosť otáčania môžu mať vplyv na prenos kyslíka. Ak sa bunkové kultúry pestujú pri veľmi nízkych rýchlostiach otáčania (napr. 100 ot./min.), rozdiely v amplitúde majú malý alebo žiadny badateľný vplyv na prenos kyslíka. Na dosiahnutie najvyššieho prenosu kyslíka je prvým krokom čo najviac zvýšiť rýchlosť otáčania a miska bude správne vyvážená z hľadiska rýchlosti. Nie všetky bunky môžu dobre rásť pri vysokorýchlostných osciláciách a niektoré bunky, ktoré sú citlivé na šmykové sily, môžu v dôsledku vysokých rýchlostí otáčania odumrieť.
Iné vplyvy
Na prenos kyslíka môžu mať vplyv aj iné faktory:.
* Objem plnenia, Erlenmeyerove banky by sa mali naplniť maximálne do jednej tretiny celkového objemu. Ak sa má dosiahnuť maximálny prenos kyslíka, naplňte maximálne do 10 %. Nikdy nenaplňte na 50 %.
* Spojlery: Spojlery sú účinné pri zlepšovaní prenosu kyslíka vo všetkých typoch kultúr. Niektorí výrobcovia odporúčajú použitie baniek s „ultra vysokým výťažkom“. Spojlery na týchto bankách zvyšujú trenie kvapaliny a trepačka nemusí dosiahnuť maximálnu nastavenú rýchlosť.
Korelácia medzi amplitúdou a rýchlosťou
Odstredivú silu v trepačke možno vypočítať pomocou nasledujúcej rovnice
FC = otáčky za minútu2× amplitúda
Medzi odstredivou silou a amplitúdou existuje lineárny vzťah: ak použijete amplitúdu 25 mm až 50 mm (pri rovnakej rýchlosti), odstredivá sila sa zvýši dvojnásobne.
Medzi odstredivou silou a rýchlosťou otáčania existuje štvorcový vzťah.
Ak sa rýchlosť zvýši faktorom 2 (rovnaká amplitúda), odstredivá sila sa zvýši faktorom 4. Ak sa rýchlosť zvýši faktorom 3, odstredivá sila sa zvýši faktorom 9!
Ak používate amplitúdu 25 mm, inkubujte pri danej rýchlosti. Ak chcete dosiahnuť rovnakú odstredivú silu s amplitúdou 50 mm, rýchlosť otáčania by sa mala vypočítať ako druhá odmocnina z 1/2, takže na dosiahnutie rovnakých inkubačných podmienok by ste mali použiť 70 % rýchlosti otáčania.
Upozorňujeme, že vyššie uvedené je len teoretická metóda výpočtu odstredivej sily. V reálnych aplikáciách existujú aj iné ovplyvňujúce faktory. Táto metóda výpočtu poskytuje približné hodnoty pre prevádzkové účely.
Čas uverejnenia: 10. septembra 2023