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L'incubatore agitatore è un'attrezzatura indispensabile nei laboratori biologici, ampiamente utilizzata per la coltivazione di microrganismi, cellule e tessuti, nonché in esperimenti che coinvolgono fusione, solidificazione, dissoluzione e penetrazione di sostanze. Controlla accuratamente sia la temperatura che la velocità di oscillazione, fornendo un ambiente stabile per gli esperimenti e garantendo l'affidabilità dei risultati.

Una caratteristica fondamentale di un agitatore incubatore è la sua capacità di promuovere il processo di coltura tramite oscillazione. Che sia alternato o rotativo, lo scopo principale dell'oscillazione è quello di migliorare l'apporto di ossigeno nella soluzione, che è fondamentale per la respirazione cellulare nelle colture aerobiche. L'oscillazione consente al mezzo di coltura di entrare in pieno contatto con l'ossigeno, migliorando l'apporto di ossigeno disciolto e, a sua volta, migliorando l'uniformità della crescita cellulare o batterica e l'efficienza della coltura. Di conseguenza, gli agitatori incubatori sono ampiamente utilizzati nello screening dei ceppi, nell'espansione delle colture microbiche e nei campi di ricerca sulle scienze della vita come fisiologia microbica, biochimica e fermentazione. Sono strumenti essenziali nei processi di coltura in laboratorio.

L'ossigeno nei liquidi a base d'acqua, come i terreni di coltura, è disciolto come gas. La quantità di ossigeno disciolto è influenzata da diversi fattori. Innanzitutto, la quantità di ossigeno disciolto è direttamente proporzionale alla pressione parziale dell'ossigeno nell'aria. Maggiore è la pressione parziale dell'ossigeno, maggiore è l'ossigeno disciolto nell'acqua. In secondo luogo, la quantità di ossigeno disciolto è inversamente proporzionale alla temperatura dell'acqua. A temperature più elevate, la solubilità dell'ossigeno diminuisce, portando a meno ossigeno disciolto; a temperature più basse, la solubilità aumenta, portando a più ossigeno disciolto. Ad esempio, a 20 °C, 100 volumi di acqua possono dissolvere 3 volumi di ossigeno, che sono circa 21,4 mg per litro; a 0 °C, 100 volumi di acqua possono dissolvere 5 volumi di ossigeno, equivalenti a circa 35,7 mg per litro.

Inoltre, la profondità dell'acqua influenza anche la quantità di ossigeno disciolto. Più profonda è l'acqua, minore è il contenuto di ossigeno. Questo perché l'ossigeno entra nell'acqua principalmente attraverso la diffusione atmosferica, che avviene dalla superficie verso gli strati più profondi. Maggiore è la profondità, minore è la pressione atmosferica sull'acqua, riducendo la quantità di ossigeno che può penetrare. Allo stesso modo, la superficie dell'acqua influenza il livello di ossigeno disciolto. Maggiore è la superficie, maggiore è la quantità di ossigeno che può diffondersi nell'acqua.

Con oltre dieci anni di esperienza di lavoro con gli utenti, Welso ha scoperto che la temperatura di coltura per cellule o batteri rientra in un intervallo specifico, il che significa che la temperatura da sola non influisce in modo significativo sul contenuto di ossigeno disciolto. Inoltre, la pressione parziale dell'ossigeno nell'aria rimane relativamente costante e ha un impatto limitato sui livelli di ossigeno disciolto. Pertanto, per aumentare il contenuto di ossigeno disciolto, i fattori chiave sono la profondità del mezzo di coltura e la sua area di contatto con l'aria. Di conseguenza, è fondamentale selezionare il pallone di agitazione, l'ampiezza di rotazione e la velocità corretti.

Durante la rotazione, la forza centrifuga spinge il liquido verso la parete della bottiglia, il che non solo riduce la profondità del liquido, ma aumenta anche la superficie a contatto con l'aria, aumentando efficacemente il contenuto di ossigeno disciolto. Questo processo consente allo shaker di fornire alle cellule o ai batteri un apporto di ossigeno più abbondante, promuovendone la crescita e la riproduzione.

F = m×ω2*r

La forza centrifuga del mezzo di coltura nella bottiglia di coltura che viene fatta roteare:

F = m×ω2*r

Gli agitatori incubatori Welso offrono due opzioni di ampiezza: 26 mm e 50 mm. Per bottiglie piccole (meno di 500 ml), scegli 26 mm con una velocità maggiore, e per bottiglie più grandi (oltre 1000 ml), seleziona 50 mm con una velocità inferiore.

Quando la forza centrifuga sul liquido è uguale a quella sull'ampiezza di 26 mm e 50 mm

M*ω12*26/2= m*ω22*50/2

Quindi la relazione tra ω1 e ω2 è:

ω1≈1.4ω2

Ciò significa che 50 ampiezze a 100 giri al minuto equivalgono sostanzialmente a 26 ampiezze a 140 giri al minuto.

Regolando opportunamente i parametri di oscillazione, l'incubatore-agitatore può creare un ambiente di coltura ottimizzato per diverse condizioni sperimentali, rendendolo ampiamente utilizzato in microbiologia, coltura cellulare e altri campi della ricerca biologica.