Блог

Инкубатор-шейкер является незаменимым оборудованием в биологических лабораториях, широко используется для культивирования микроорганизмов, клеток и тканей, а также в экспериментах по плавлению, затвердеванию, растворению и проникновению веществ. Он точно контролирует как температуру, так и скорость колебаний, обеспечивая стабильную среду для экспериментов и гарантируя надежность результатов.

Ключевой особенностью шейкера-инкубатора является его способность содействовать процессу культивирования посредством колебаний. Независимо от того, возвратно-поступательное или вращательное движение, основная цель колебаний заключается в улучшении подачи кислорода в раствор, что имеет решающее значение для клеточного дыхания в аэробных культурах. Колебания позволяют культуральной среде полностью контактировать с кислородом, улучшая подачу растворенного кислорода и, в свою очередь, повышая однородность роста клеток или бактерий и эффективность культивирования. В результате шейкеры-инкубаторы широко используются в скрининге штаммов, расширении микробных культур и в таких областях исследований в области естественных наук, как микробная физиология, биохимия и ферментация. Они являются важнейшими инструментами в лабораторных процессах культивирования.

Кислород в жидкостях на водной основе, таких как питательные среды, растворен в виде газа. На количество растворенного кислорода влияют несколько факторов. Во-первых, количество растворенного кислорода прямо пропорционально парциальному давлению кислорода в воздухе. Чем выше парциальное давление кислорода, тем больше кислорода растворено в воде. Во-вторых, количество растворенного кислорода обратно пропорционально температуре воды. При более высоких температурах растворимость кислорода уменьшается, что приводит к меньшему количеству растворенного кислорода; при более низких температурах растворимость увеличивается, что приводит к большему количеству растворенного кислорода. Например, при 20 °C 100 объемов воды могут растворить 3 объема кислорода, что составляет приблизительно 21,4 мг на литр; при 0 °C 100 объемов воды могут растворить 5 объемов кислорода, что эквивалентно приблизительно 35,7 мг на литр.

Кроме того, глубина воды также влияет на количество растворенного кислорода. Чем глубже вода, тем ниже содержание кислорода. Это происходит потому, что кислород в первую очередь попадает в воду посредством атмосферной диффузии, которая происходит от поверхности к более глубоким слоям. Чем больше глубина, тем ниже атмосферное давление на воду, что уменьшает количество кислорода, которое может проникнуть. Аналогичным образом, площадь поверхности воды влияет на уровень растворенного кислорода. Чем больше площадь поверхности, тем больше кислорода может диффундировать в воду.

Имея более чем десятилетний опыт работы с пользователями, Welso обнаружил, что температура культивирования клеток или бактерий находится в определенном диапазоне, то есть температура сама по себе не оказывает существенного влияния на содержание растворенного кислорода. Кроме того, парциальное давление кислорода в воздухе остается относительно постоянным и оказывает ограниченное влияние на уровень растворенного кислорода. Поэтому для увеличения содержания растворенного кислорода ключевыми факторами являются глубина питательной среды и ее площадь контакта с воздухом. В результате выбор правильной колбы для встряхивания, амплитуды вращения и скорости имеет решающее значение.

Во время вращения центробежная сила толкает жидкость к стенке бутылки, что не только уменьшает глубину жидкости, но и увеличивает площадь поверхности, контактирующей с воздухом, эффективно повышая содержание растворенного кислорода. Этот процесс позволяет шейкеру обеспечивать клетки или бактерии более обильным запасом кислорода, способствуя их росту и размножению.

F = m×ω2*r

Центробежная сила, возникающая при вращении питательной среды в бутылке:

F = m×ω2*r

Шейкеры-инкубаторы Welso предлагают два варианта амплитуды: 26 мм и 50 мм. Для маленьких бутылок (менее 500 мл) выберите 26 мм с более высокой скоростью, а для больших бутылок (более 1000 мл) выберите 50 мм с более низкой скоростью.

Когда центробежная сила, действующая на жидкость, равна силе, действующей на амплитуду 26 мм и 50 мм

M*ω12*26/2= m*ω22*50/2

Итак, соотношение между ω1 и ω2 следующее:

ω1≈1.4ω2

То есть, 50 амплитуд 100 об/мин по сути эквивалентны 26 амплитуд 140 об/мин.

Правильно настраивая параметры колебаний, инкубатор-шейкер может создавать оптимизированную культуральную среду для различных экспериментальных условий, что делает его широко используемым в микробиологии, клеточных культурах и других областях биологических исследований.