Hur väljer man rätt shakeramplitud?
Vad är amplituden på en skakare?
Amplituden hos en skakare är diametern på pallen i cirkulär rörelse, ibland kallad symbolen för "oscillationsdiameter" eller "spårdiameter": Ø. Radobio erbjuder standardskakare med amplituder på 3 mm, 25 mm, 26 mm och 50 mm. Anpassade skakare med andra amplitudstorlekar finns också tillgängliga.
Vad är syreöverföringshastighet (OTR)?
Syreöverföringshastigheten (OTR) är effektiviteten hos syreöverföringen från atmosfären till vätskan. Ju högre OTR-värde desto högre syreöverföringseffektivitet.
Effekt av amplitud och rotationshastighet
Båda dessa faktorer påverkar blandningen av mediet i odlingskolven. Ju bättre blandning, desto bättre syreöverföringshastighet (OTR). Genom att följa dessa riktlinjer kan den lämpligaste amplituden och rotationshastigheten väljas.
I allmänhet kan valet av en amplitud på 25 mm eller 26 mm användas som en universell amplitud för alla kulturtillämpningar.
Bakterie-, jäst- och svampkulturer:
Syreöverföringen i skakkolvar är mycket mindre effektiv än i bioreaktorer. Syreöverföringen kan i de flesta fall vara den begränsande faktorn för skakkolvkulturer. Amplituden är relaterad till storleken på de koniska kolvarna: större kolvar använder större amplituder.
Rekommendation: 25 mm amplitud för koniska kolvar från 25 ml till 2000 ml.
50 mm amplitud för koniska kolvar från 2000 ml till 5000 ml.
Cellkultur:
* Cellkulturer från däggdjur har ett relativt lågt syrebehov.
* För skakkolvar på 250 ml kan tillräcklig syretillförsel tillhandahållas över ett relativt brett amplitud- och hastighetsområde (20–50 mm amplitud; 100–300 rpm).
* För kolvar med större diameter (Fernbach-kolvar) rekommenderas en amplitud på 50 mm.
* Om engångskulturpåsar används rekommenderas 50 mm amplitud.
Mikrotiter- och djupbrunnsplattor:
För mikrotiter- och djupbrunnsplattor finns det två olika metoder för att erhålla maximal syreöverföring!
* 50 mm amplitud vid en hastighet av minst 250 rpm.
* Använd 3 mm amplitud vid 800–1000 rpm.
I många fall, även om en rimlig amplitud väljs, kanske den inte ökar biokulturvolymen, eftersom volymökningen kan påverkas av flera faktorer. Om till exempel en eller två av de tio faktorerna inte är idealiska, kommer ökningen av kulturvolymen att vara begränsad oavsett hur bra de andra faktorerna är, eller så kan man hävda att rätt amplitudval kommer att resultera i en märkbar ökning av inkubatorn om den enda begränsande faktorn för kulturvolymen är syretillförsel. Om till exempel kolkällan är den begränsande faktorn, oavsett hur bra syreöverföringen är, kommer den önskade kulturvolymen inte att uppnås.
Amplitud och rotationshastighet
Både amplitud och rotationshastighet kan påverka syreöverföringen. Om cellkulturer odlas vid mycket låga rotationshastigheter (t.ex. 100 rpm) har skillnader i amplitud liten eller ingen märkbar effekt på syreöverföringen. För att uppnå högsta möjliga syreöverföring är det första steget att öka rotationshastigheten så mycket som möjligt, så att brickan blir korrekt balanserad för hastighet. Inte alla celler kan växa bra med höghastighetsoscillationer, och vissa celler som är känsliga för skjuvkrafter kan dö av höga rotationshastigheter.
Andra influenser
Andra faktorer kan påverka syreöverföringen:.
* Fyllningsvolym, koniska kolvar bör fyllas till högst en tredjedel av den totala volymen. För att uppnå maximal syreöverföring, fyll till högst 10 %. Fyll aldrig till 50 %.
* Spoilers: Spoilers är effektiva för att förbättra syreöverföringen i alla typer av kulturer. Vissa tillverkare rekommenderar användning av "Ultra High Yield"-kolvar. Spoilers på dessa kolvar ökar vätskefriktionen och skakapparaten kanske inte når den maximala inställda hastigheten.
Korrelation mellan amplitud och hastighet
Centrifugalkraften i en skakapparat kan beräknas med följande ekvation
FC = varv/min2× amplitud
Det finns ett linjärt samband mellan centrifugalkraft och amplitud: om man använder en amplitud på 25 mm till en amplitud på 50 mm (vid samma hastighet) ökar centrifugalkraften med en faktor 2.
Det finns ett kvadratförhållande mellan centrifugalkraft och rotationshastighet.
Om hastigheten ökas med en faktor 2 (samma amplitud) ökar centrifugalkraften med en faktor 4. Om hastigheten ökas med en faktor 3 ökar centrifugalkraften med en faktor 9!
Om du använder en amplitud på 25 mm, inkubera med en given hastighet. Om du vill uppnå samma centrifugalkraft med en amplitud på 50 mm, bör rotationshastigheten beräknas som kvadratroten ur 1/2, så du bör använda 70 % av rotationshastigheten för att uppnå samma inkubationsförhållanden.
Observera att ovanstående endast är en teoretisk metod för att beräkna centrifugalkraften. Det finns andra påverkande faktorer i verkliga tillämpningar. Denna beräkningsmetod ger ungefärliga värden för driftsändamål.
Publiceringstid: 3 januari 2024