Beskrivelse

Shaker Orbit – kredser i rummet omkring prøverne?

Orbitalrystere bruges i forskellige situationer, når man dyrker celler. Hovedformålet er at forbedre beluftningen af kulturen. I lighed med centrifuger har indstillingerne stor indflydelse på ydeevnen og i sidste ende på dine prøver. Ud over rystehastigheden er rysterens bane en anden vigtig påvirkningsfaktor.

Billedkilde: Sakurra/shutterstock.com

Hvad er shaker-banen?
Jorden kredser om solen i en gennemsnitlig afstand på 149,60 millioner km, og et helt kredsløb tager 365,256 dage [1]. Ligesom jorden kredser om solen, bevæger shakerplatformen sig i en kredsløbsbevægelse omkring shakerens centrale akse. Men i modsætning til jorden er shakere mere fleksible, da de fås med forskellige rystebaner og justerbar rotationshastighed. Den diameter, hvormed rysteapparatet bevæger platformen rundt i denne cirkel, defineres som rystediameteren eller rystebanen. Almindelige rystediametre ligger mellem 19 og 50 mm.

Hvordan faciliteres den orbitale bevægelse?
Orbitalrystere tilfører energi til at omrøre væsken i rystebeholdere via roterende centrifugalkraft. Det skal sikres, at en fuldt lastet platform kan rystes samtidigt 24/7. Almindelige design af orbitalrystere bruger enten en centralt placeret excentrisk drivaksel, som platformen er fastgjort til, eller et system med flere aksler. Et system med flere aksler som f.eks. det tredobbelte excentriske drev (fig. 1) giver en ensartet bevægelse kombineret med en høj aksial platformsstabilitet for reproducerbare rystelser og pålidelig ydeevne. For at kompensere for den centrifugalkraft, der skabes af væskemassen, skal rysterens drev være udstyret med en modvægt. En dårligt afbalanceret belastning kan ikke kun føre til, at rysteapparatet “går på gulvet”, men også til større slitage på rysteapparatet over tid. En justerbar modvægt er den mest fleksible og giver mulighed for justering i tilfælde af ubalance, så lasten kan køre med den ønskede høje hastighed, selv under en høj lastmasse.

Labteamet_Shaker-Orbit-Revolving-in-Space-Around-the-Samples

Fig. 1: Et system med flere aksler understøtter en reproducerbar rystelse og pålidelig ydeevne

Rysternes bane og omdrejningshastighed – et hold af indflydelse
Rysternes diametre spænder fra 3 mm til 50 mm, og hastigheden kan justeres afhængigt af anvendelsen. Hastighed og bane står i forhold til hinanden. Men hvordan?

Meget små baner som 3 mm er normalt kombineret med høje maksimale hastigheder og har til formål at blande små volumenprøver på kort tid. En laboratoriemixer har f.eks. en omrystningsdiameter på 3 mm og kan med nogle modeller køre op til 3.000 o/min for hurtig og effektiv blanding i små rør eller pladeformater (fig. 2).

Labteamet_Shaker-Orbit-Revolving-in-Space-Around-the-Samples-1

Fig. 2: Eppendorf ^{Thermomixer®} C med en rystebane på 3 mm og en maks. hastighed på 3000 o/min* *afhængig af smart block

Almindelige rystediametre på orbitalrystere til dyrkning af celler i rystebeholdere er 19, 25 eller 50 mm med fleksible hastighedsintervaller mellem 25 og 500 o/min. Af disse har de mindre orbitalrystere (19 og 25 mm) typisk en maksimal hastighed på 400 eller 500 o/min, mens de store 50 mm orbitalrystere har en maksimal hastighed på 300 o/min. For at gøre det kort: Jo mindre orbit, jo højere maksimal hastighed kan indstilles.
Iltoverførsel i rystekolber

Iltoverførselshastigheden i Erlenmeyer-kolber påvirkes af rysteapparatet (rystebane + omrøringshastighed) og af belastningen (beholderens design, materiale + fyldningsvolumen). Når en Erlenmeyer-kolbe rystes på en orbitalryster, skaber de centrifugale kræfter, der er forbundet med kolbens rotation, en hvirvelbevægelse og kaster væsken op på væggene (fig. 3). Der dannes og aflejres en tynd væskefilm på kolbevæggen, som udskiftes for hver omdrejning. Denne film er det område, hvor ilten overføres til væsken. Den samlede iltoverførselshastighed afhænger af, hvor hurtigt der dannes en ny væskeoverflade, eller hvor ofte væskefilmen udskiftes [2].

Labteamet_Shaker-Orbit-Revolving-in-Space-Around-the-Samples-2

Fig. 3: Fordeling og bevægelse af væske i en Erlenmeyer-kolbe på en orbitalryster [2].

Generelt vil både højere hastigheder og større baner føre til en bedre beluftning. Men fører en større bane og en højere hastighed altid til en højere vækstrate? Ikke i alle tilfælde. Som nævnt ovenfor er det ikke kun banen og hastigheden, men også beholderens form, væsketype og påfyldningsvolumen, der påvirker dannelsen af væskefilmen og dermed beluftningen. Desuden skal celletypespecifikke egenskaber, f.eks. robusthed eller følsomhed over for forskydningsspænding, tages i betragtning. En for høj hastighed kan ikke i alle tilfælde være hensigtsmæssig, da den kan beskadige forskydningsfølsomme celler fysisk.

Hvilket kredsløb skal jeg bruge?
Som tommelfingerregel er 19 eller 25 mm stadig standardkredsløb inden for mikrobiologi og er også beskrevet i protokoller for store kolber inden for mikrobiologi [3]. I en test med Erlenmeyer-kolber i forskellige størrelser op til 1 L blev der ikke observeret nogen signifikante forskelle i E. coli-væksthastigheden og den maksimale celletæthed mellem 25- og 50 mm-banen med undtagelse af under de laveste omrøringshastigheder på 100 o/min (Fig. 4). Stigningen i omrøringshastigheden fra 100 til 200 o/min førte til en højere væksthastighed (fig. 4) og en højere iltoverførselshastighed (tabel 1). En yderligere forøgelse af hastigheden til 300 o/min resulterede ikke i en stigning i væksten i begge baner, selv om der kunne registreres en højere iltoverførselshastighed (tabel 1).

Labteamet_Shaker-Orbit-Revolving-in-Space-Around-the-Samples-3

Fig. 4: Indflydelse af kredsløb og hastighed på E. coli-vækst. E. Coli blev rystet ved forskellige omdrejninger i 250 ml (data ikke vist), 500 ml og 1 L kolber med en fyldningsgrad på 20 %. Data er gennemsnit af duplikerede eksperimenter (intern test, Eppendorf, 2017).

Ved samme omrøringshastighed viste værdierne for iltoverførselshastigheden (OTR) for 50 mm orbit shaker sig at være lidt højere end 25 mm versionen, men forskellene var ikke så signifikante sammenlignet med OTR-stigninger forårsaget af øget omrøring.

Labteamet_Shaker-Orbit-Revolving-in-Space-Around-the-Samples-4

Tabel 1: OTR-målinger i en shaker med forskellige indstillede hastigheder i en 25 vs. 50 mm orbit shaker. De viste resultater var gennemsnittet af dobbelte eksperimenter (intern test, Eppendorf, 2017).

Hvornår skal man bruge en 50 mm bane? Da en større diameter øger beluftningen, kan det være en fordel at bruge den, når man arbejder med forskydningsfølsomme mikroorganismer eller celler, der kræver lav omrøringshastighed, f.eks. 150 o/min eller mindre, når man arbejder med store beholdere på over 2 liter eller brede beholdere som Fernbach-kolber, der rystes ved lave hastigheder. Til dybbrøndsplader med lille volumen kan en 50 mm parret med høje hastigheder ≥ 300 o/min også være en fordel [4].

LEASING / LEJE / AFBETALING

Vores samarbejde med Svea betyder, at du hurtigt og nemt kan få et forslag til finansiering, der passer til dine behov Finansiering op til 100%. Du behøver ikke at binde din kapital. Læs mere om leasing og forsikring.

Invester nu i det rigtige udstyr for at sikre din konkurrenceevne, kapacitet og adgang til vigtigt udstyr Fordel omkostningerne over den tid, udstyret bruges. Udstyret som sikkerhed for finansieringen.

Kontakt os i dag for at få et tilbud!