La pregunta
Los ingenieros bioquímicos que amplían la fermentación microbiana o los cultivos de levadura a menudo se topan con un muro metabólico: "¿Por qué mis células se estancan temprano en su ciclo de crecimiento a pesar de tener una gran cantidad de nutrientes en el medio?" El culpable casi siempre es la falta de oxígeno. ¿Cómo pueden los técnicos de laboratorio manipular susagitador orbitalajustes y selección de matraces dentro de unagitador de laboratorio¿Cómo maximizar la tasa de transferencia de oxígeno (OTR)?
La respuesta directa
Para maximizar la tasa de transferencia de oxígeno en un cultivo líquido, debe aumentar la relación superficie-volumen del líquido. Esto se logra aumentando la velocidad de rotación de suagitador orbital, utilizando matraces con desconcertantes especializados en lugar de matraces Erlenmeyer de paredes lisas y restringiendo el volumen de llenado de líquido a menos del 20 % de la capacidad total del matraz. Cuando estos factores se optimizan dentro de una alta velocidadagitador de incubadora, la agitación intensiva del fluido aumenta drásticamente el intercambio de gases, proporcionando a sus cultivos los niveles de oxígeno necesarios para la producción máxima de biomasa.
La biofísica de la oxigenación en biorreactores agitados.
organismos aeróbicos comoEscherichia coliy la levadura requiere cantidades masivas de oxígeno disuelto para sostener un rápido crecimiento en fase logarítmica. Si la demanda de oxígeno del cultivo supera la velocidad a la que el gas se disuelve en el líquido, las células cambian a vías anaeróbicas, produciendo subproductos tóxicos como el acetato que impiden el crecimiento.
[Baja agitación/matraces lisos] --> Área superficial baja --> Falta de oxígeno --> Bajo rendimiento
[Matraces de alta agitación/desconcertados] --> Vórtice turbulento --> O2 altamente disuelto --> Pico de biomasa
El poder de la agitación orbital
El principal mecanismo de oxigenación en unagitador de laboratorioes la creación de una onda de fluido que recorre la pared interior del matraz de cultivo. Un avanzadoagitador orbitalGenera una fuerza centrífuga continua que esparce el líquido en una película delgada. Esta fina película acorta drásticamente la distancia que deben recorrer las moléculas de oxígeno para disolverse en el medio central. Al aumentar la velocidad de suagitador de incubadorade 150 RPM a 300 RPM, aumenta exponencialmente esta superficie líquida, superando las limitaciones anteriores de transferencia de oxígeno.
La geometría del recipiente cultural
Mientras aumenta la velocidad de suagitador de laboratorioes muy eficaz y, al combinar esa velocidad con una geometría de matraz especializada, se obtienen los mayores rendimientos. Los matraces desconcertados presentan muescas en la base de vidrio que interrumpen físicamente el suave recorrido circular del fluido. como elagitador orbitalimpulsa el líquido contra estos deflectores, la onda de fluido se rompe en un vórtice altamente turbulento que salpica. Esta agresiva turbulencia atrapa las burbujas de aire y las introduce profundamente en el medio de cultivo, multiplicando drásticamente el contenido de oxígeno disuelto en comparación con los matraces de fondo liso estándar.
Equilibrio de volúmenes de llenado y capacidad del equipo
Otro factor crítico que los directores de laboratorio suelen pasar por alto es el volumen de llenado de líquido. Verter demasiado medio en un matraz impide el intercambio de gases porque la capa de fluido se vuelve demasiado espesa para airear eficientemente. Para lograr el máximo OTR dentro de suagitador de incubadora, mantenga los volúmenes de llenado entre el 15% y el 20% del volumen total del recipiente. Debido a que esta estrategia requiere usar más matraces para lograr el mismo volumen total de producto, suagitador de laboratoriodebe contar con un mecanismo de accionamiento de alta resistencia capaz de manejar plataformas de alta capacidad completamente cargadas sin quemarse.
Conclusión
Superar las limitaciones de oxígeno es la clave para lograr cultivos celulares de alta densidad. Al optimizar la geometría de su matraz, mantener volúmenes de llenado bajos y utilizar una alta velocidadagitador orbital, proporcionas a tus cultivos el ambiente aireado perfecto. Asegúrese de que su laboratorio tenga la potencia y durabilidad necesarias para protocolos de aireación intensa invirtiendo en un producto líder en la industria.agitador de incubadorasistema de Senova.
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