مدونات

يعد جهاز اهتزاز الحاضنة قطعة لا غنى عنها من المعدات في المختبرات البيولوجية، ويستخدم على نطاق واسع في زراعة الكائنات الحية الدقيقة والخلايا والأنسجة، وكذلك في التجارب التي تنطوي على ذوبان المواد وتصلبها وإذابتها واختراقها. فهو يتحكم بدقة في كل من درجة الحرارة وسرعة التذبذب، مما يوفر بيئة مستقرة للتجارب ويضمن موثوقية النتائج.

من أهم مميزات هزاز الحاضنة قدرته على تعزيز عملية الثقافة من خلال التذبذب. سواء كان التذبذب تردديًا أو دوارًا، فإن الغرض الرئيسي من التذبذب هو تعزيز إمداد الأكسجين في المحلول، وهو أمر بالغ الأهمية لتنفس الخلايا في الثقافات الهوائية. يسمح التذبذب لوسط الثقافة بالاتصال الكامل بالأكسجين، مما يحسن إمداد الأكسجين المذاب، وبالتالي، يعزز اتساق نمو الخلايا أو البكتيريا وكفاءة الثقافة. ونتيجة لذلك، تُستخدم هزازات الحاضنة على نطاق واسع في فحص السلالات، وتوسيع ثقافة الميكروبات، ومجالات أبحاث علوم الحياة مثل علم وظائف الأعضاء الميكروبية، والكيمياء الحيوية، والتخمير. إنها أدوات أساسية في عمليات الثقافة المعملية.

يذوب الأكسجين في السوائل القائمة على الماء، مثل وسائط الثقافة، كغاز. تتأثر كمية الأكسجين المذاب بعدة عوامل. أولاً، كمية الأكسجين المذاب تتناسب طرديًا مع الضغط الجزئي للأكسجين في الهواء. فكلما زاد الضغط الجزئي للأكسجين، زاد الأكسجين المذاب في الماء. ثانيًا، كمية الأكسجين المذاب تتناسب عكسيًا مع درجة حرارة الماء. عند درجات الحرارة الأعلى، تقل قابلية ذوبان الأكسجين، مما يؤدي إلى انخفاض الأكسجين المذاب؛ عند درجات الحرارة المنخفضة، تزداد القابلية للذوبان، مما يؤدي إلى المزيد من الأكسجين المذاب. على سبيل المثال، عند 20 درجة مئوية، يمكن لـ 100 مجلد من الماء أن تذيب 3 مجلدات من الأكسجين، أي ما يعادل تقريبًا 21.4 مجم لكل لتر؛ عند 0 درجة مئوية، يمكن لـ 100 مجلد من الماء أن تذيب 5 مجلدات من الأكسجين، أي ما يعادل حوالي 35.7 مجم لكل لتر.

بالإضافة إلى ذلك، يؤثر عمق الماء أيضًا على كمية الأكسجين المذاب. فكلما كان الماء أعمق، كلما انخفض محتوى الأكسجين. وذلك لأن الأكسجين يدخل الماء في المقام الأول من خلال الانتشار الجوي، والذي يحدث من السطح إلى الطبقات العميقة. وكلما زاد العمق، انخفض الضغط الجوي على الماء، مما يقلل من كمية الأكسجين التي يمكن أن تخترق. وبالمثل، تؤثر مساحة سطح الماء على مستوى الأكسجين المذاب. فكلما كبرت مساحة السطح، زادت كمية الأكسجين التي يمكن أن تنتشر في الماء.

بفضل أكثر من عشر سنوات من الخبرة في العمل مع المستخدمين، وجد ويلسو أن درجة حرارة الثقافة للخلايا أو البكتيريا تقع ضمن نطاق محدد، مما يعني أن درجة الحرارة وحدها لا تؤثر بشكل كبير على محتوى الأكسجين المذاب. بالإضافة إلى ذلك، يظل الضغط الجزئي للأكسجين في الهواء ثابتًا نسبيًا وله تأثير محدود على مستويات الأكسجين المذاب. لذلك، لزيادة محتوى الأكسجين المذاب، فإن العوامل الرئيسية هي عمق وسط الثقافة ومنطقة اتصاله بالهواء. ونتيجة لذلك، فإن اختيار قارورة الرج المناسبة وسعة الدوران والسرعة أمر بالغ الأهمية.

أثناء الدوران، تدفع القوة الطاردة المركزية السائل نحو جدار الزجاجة، وهو ما لا يقلل من عمق السائل فحسب، بل يزيد أيضًا من مساحة السطح الملامس للهواء، مما يعزز بشكل فعال محتوى الأكسجين المذاب. تسمح هذه العملية للرجّاج بتزويد الخلايا أو البكتيريا بإمدادات أكثر وفرة من الأكسجين، مما يعزز نموها وتكاثرها.

F = m×ω2*r

القوة الطاردة المركزية لوسط الثقافة في زجاجة الثقافة التي يتم تدويرها:

F = m×ω2*r

توفر هزازات الحاضنة من Welso خيارين للسعة: 26 مم و50 مم. بالنسبة للزجاجات الصغيرة (أقل من 500 مل)، اختر 26 مم بسرعة أعلى، وللزجاجات الأكبر (أكثر من 1000 مل)، اختر 50 مم بسرعة أقل.

عندما تكون قوة الطرد المركزي على السائل مساوية لتلك الموجودة على سعة 26 مم و 50 مم

M*ω12*26/2= m*ω22*50/2

لذا فإن العلاقة بين ω1 و ω2 هي:

ω1≈1.4ω2

وهذا يعني أن 50 سعة 100 دورة في الدقيقة تعادل أساسًا 26 سعة 140 دورة في الدقيقة.

من خلال ضبط معلمات التذبذب بشكل صحيح، يمكن لحاضنة الاهتزاز إنشاء بيئة ثقافية مثالية لمختلف الظروف التجريبية، مما يجعلها تستخدم على نطاق واسع في علم الأحياء الدقيقة، وزراعة الخلايا، وغيرها من مجالات البحث البيولوجي.