RSS

Использование зондов растворенного кислорода в биореакторах и клеточных культурах

1 ноября 2021

Растворенный кислород относится к количеству кислорода, растворенного в источнике воды, которым может быть что угодно, от океана до биореактора. Независимо от того, занимается ли ваша компания транспортировкой живой рыбы или занимается очисткой сточных вод, важно измерять и отслеживать количество растворенного в воде кислорода.

Содержание:

1 Как работает датчик растворенного кислорода?
1.1 Что означает уровень растворенного кислорода?
2 Влияние концентрации растворенного кислорода на рост и продукцию клеточной культуры
3 Как избежать ошибочных измерений растворенного кислорода
4 Уход за датчиками растворенного кислорода и их обслуживание
5 Поддержание концентрации растворенного кислорода для оптимизации процесса

Необходимость измерения растворенного кислорода зависит от того, для чего вы его используете. Если ваша компания в какой-то мере занимается аквакультурой, низкий уровень растворенного кислорода приведет к удушью рыб. Что касается очистки сточных вод, то для разложения твердых отходов необходимы бактерии. Более низкие уровни DO приводят к гибели бактерий, а это означает, что разложение отходов прекращается. Независимо от того, в какой сфере промышленности или аквакультуры вы участвуете, измерение растворенного кислорода очень важно. Возможность быстро реагировать на изменения уровней DO может позволить вам сэкономить много времени и денег.

Различные типы датчиков, которые могут использоваться для измерения растворенного кислорода, включают гальванические датчики DO и оптические датчики DO, оба из которых обеспечивают точные результаты и позволяют проводить быструю калибровку. Наряду с множеством сфер применения в аквакультуре, промышленности и муниципалитете, которые могут извлечь выгоду из измерения DO, зонды растворенного кислорода действительно могут быть полезными для приложений ферментации и культивирования клеток, которые будут обсуждаться далее.

Как работает датчик растворенного кислорода?

При работе с ферментацией и культурой клеток зонды растворенного кислорода важны для измерения растворенного кислорода в биореакторах и культуре клеток. Независимо от того, разрабатываете ли вы новое лекарство или изучаете биохимию клеток, правильное количество растворенного кислорода обязательно для эффективной работы биореактора. Низкий уровень растворенного кислорода в биореакторе может вызвать проблемы со скоростью роста клеток и усвоением питательных веществ, а это означает, что ваши исследования и эксперименты могут полностью провалиться.

Чтобы избежать этих проблем, вам необходимо постоянно измерять уровни растворенного кислорода в вашем биореакторе или среде для культивирования клеток, что требует использования датчика растворенного кислорода. Если эти датчики установлены правильно и находятся вдали от пузырьков воздуха, которые могут привести к неправильным показаниям, вам должны быть предоставлены правильные измерения. Установив эти зонды DO в ваш биореактор или среду для культивирования клеток, вы сможете поддерживать уровни растворенного кислорода, необходимые для культивирования клеток или процесса ферментации.

Что означает уровень растворенного кислорода?

Чтобы избежать этих проблем, вам необходимо постоянно измерять уровни растворенного кислорода в вашем биореакторе или среде для культивирования клеток, что требует использования датчика растворенного кислорода. Если эти датчики установлены правильно и находятся вдали от пузырьков воздуха, которые могут привести к неправильным показаниям, вам должны быть предоставлены правильные измерения. Установив эти зонды в ваш биореактор или среду для культивирования клеток, вы сможете поддерживать уровни растворенного кислорода, необходимые для культивирования клеток или процесса ферментации.

Что означает уровень растворенного кислорода?

Полученное вами значение растворенного кислорода в оде может рассказать вам о множестве разных вещей. При более низких дозах растворенного кислорода в мг/л вполне вероятно, что рост клеток замедлится до такой степени, что результаты будут неточными. Хотя более высокие уровни DO необходимы для большинства приложений ферментации и культивирования клеток, слишком высокие уровни DO могут привести к нежелательным клеточным мутациям. Независимо от того, используете ли вы гальванический датчик растворенного кислорода или оптический датчик растворенного кислорода, измерения растворенного кислорода можно получить всего за 1-3 минуты. Если вы не воспользуетесь одним из этих датчиков, вы не сможете определить, сколько растворенного кислорода содержится в воде, а это означает, что вы не получите точных результатов. Независимо от причины, по которой вы используете ферментацию или культивирование клеток, правильные и точные результаты требуют правильного уровня растворенного кислорода.

При использовании одного из этих датчиков результаты будут представлены в мг/л. Идеальные измерения зависят от конкретной культуры клеток или ферментации, для которой вы проводите измерения. Если вы знаете, какова идеальная скорость растворенного кислорода для вашего биореактора, вы можете сравнить показания зонда DO с идеальными измерениями, прежде чем вносить какие-либо необходимые изменения. Помните, что соленость, высота и температура воды или вещества, которое вы измеряете, могут повлиять на уровень растворенного кислорода в биореакторе.

Хотя существует множество различных датчиков DO, которые вы можете использовать для этих измерений, вы, вероятно, захотите рассмотреть гальванический датчик растворенного кислорода Sensorex DO1200, который разработан для настольного и портативного использования и идеально подходит для культивирования клеток и аналогичных приложений.

Влияние концентрации растворенного кислорода на рост и продукцию клеточной культуры

Практически больше, чем в любом другом применении, концентрация растворенного кислорода очень важна для роста и производства клеточной культуры. Когда уровень растворенного кислорода достигает слишком высокого или слишком низкого уровня, возникает ряд побочных эффектов. Когда уровни DO в биореакторах становятся слишком низкими, темпы роста замедляются, усвоение питательных веществ ухудшается, а синтез метаболитов нарушается, что приведет к снижению качества конечного продукта и снижению выхода.

С другой стороны, более высокие уровни растворенного кислорода могут привести к развитию активных форм кислорода, которые являются очень нестабильными молекулами, которые могут вызывать гибель клеток. Некоторые компоненты вещества также могут окисляться, что может вызвать мутации клеток. Если вы используете особенно большой биореактор, оборудованный компрессором для нагнетания воздуха, высокие уровни DO также заставят вас тратить энергию. Независимо от того, являются ли уровни DO слишком низкими или слишком высокими, вы не получите желаемых результатов культивирования клеток, которое вы использовали.

Важно измерить количество растворенного кислорода в вашем биореакторе для всех упомянутых выше побочных эффектов. Если уровень растворенного кислорода не идеален, вы либо испытаете медленный рост, либо образование нестабильных реактивных форм кислорода, либо потерю энергии с более крупными биореакторами, и все это сделает ваши результаты менее точными. В то время как более высокая концентрация DO действительно вызывает увеличение скорости роста и продукции при культивировании клеток, производство большого количества активных форм кислорода в конечном итоге ухудшает рост и увеличивает мутацию клеток. Если вы хотите, чтобы процесс культивирования клеток был полностью оптимизирован и эффективен, измерение DO имеет решающее значение.

Если вы будете постоянно контролировать уровни концентрации растворенного кислорода в биореакторе, вам будет намного легче поддерживать концентрацию DO на оптимальном уровне. Вероятно, лучший способ контролировать уровни DO - это использовать контур управления кислородом. Когда датчик растворенного кислорода помещается в биореактор, он будет отправлять регулярные измерения в контур управления кислородом. В сочетании с компрессором для впрыска воздуха измерения, которые отправляются в контур управления кислородом, будут определять, будут ли уровни впрыска воздуха увеличиваться, уменьшаться или поддерживаться. Хотя это самый простой метод поддержания уровней концентрации растворенного кислорода, вы также можете рассмотреть возможность сопряжения вашего биореактора с ПИД-регулятором, который является еще одним механизмом контура, который будет реагировать на получаемые им измерения.

Как избежать ошибочных измерений растворенного кислорода

Один из аспектов измерения растворенного кислорода, который часто упускается из виду, - это обеспечение точности получаемых вами измерений. Есть несколько различных причин, по которым получаемые вами измерения могут быть ошибочными, что сделает невозможным поддержание концентрации DO на оптимальном уровне. Пузырьки воздуха могут собираться на кончике датчика или пересекать его, создавая некоторый шум с сигналом. Если вы получите неправильные показания, вы можете изменить кормление добавками или барботирование с учетом неправильных измерений, что неизбежно ухудшит процесс ферментации или культивирования клеток.

Чтобы устранить шум сигнала, рекомендуется выбирать датчик DO, который был оснащен каким-либо элементом, предотвращающим образование пузырей. Хотя шум сигнала может создать серьезные проблемы в процессе культивирования клеток, эти проблемы легко исправить с помощью подходящего оборудования, а это означает, что вам должны быть предоставлены точные измерения. Если вы получите правильные измерения, вы сможете внести правильные корректировки в свою культуру клеток или стратегии поддержания ферментации.

Уход и обслуживание датчиков растворенного кислорода

Если вы планируете использовать зонд растворенного кислорода на постоянной основе, очень важно заботиться о датчике и правильно его обслуживать. Датчики в хорошем состоянии прослужат намного дольше, чем датчики с плохим обслуживанием, что гарантирует, что вы сделали разумные вложения. Прежде всего, рекомендуется калибровать зонд DO не реже одного раза в день, прежде чем начинать процесс отбора проб. Если вы не отслеживаете уровни DO постоянно, вы можете время от времени откалибровать датчик. Более важные данные также требуют более частой калибровки. Если вы хотите получать точные данные, очень важна калибровка вашего датчика.

Если вы используете гальванический датчик растворенного кислорода с проницаемой мембраной, вы можете подумать о замене этой мембраны каждые 4–8 недель для профилактического обслуживания. При использовании датчика DO в лабораторных условиях вы можете продлить срок службы мембраны, сохраняя ее в чистоте и помещая во влажную среду. Следует также отметить, что многие гальванические датчики DO автоматически проводят проверку работоспособности при калибровке, что очень полезно для вашего обслуживания. Если датчик растворенного кислорода не работает должным образом, он выдает сигнал, выходящий за пределы допустимого диапазона.

Последний совет по обслуживанию, о котором вам следует подумать, касается обслуживания оптического датчика DO, такого как датчик Lumin-S. Хотя на чувствительный элемент внутри зонда обычно дается годовая гарантия, этот элемент обычно служит дольше. До тех пор, пока вы держите чувствительный элемент в чистоте, он должен прослужить не менее двух лет, прежде чем потребуется его замена. Помня об этих рекомендациях, вам должны быть предоставлены точные измерения концентрации DO.

Поддержание концентрации растворенного кислорода для оптимизации процесса

Единственный способ убедиться, что процесс культивирования клеток оптимизирован и может быть успешно завершен, - это измерение концентрации DO и поддержание соответствующих уровней. Если эти уровни слишком высоки или слишком низки, на процесс культивирования клеток могут отрицательно повлиять такие проблемы, как медленные темпы роста, плохое усвоение питательных веществ и клеточные мутации, поэтому важно точное измерение концентрации DO. Все гальванические и оптические датчики DO, оксиметры которые мы предоставляем здесь, в компании МоемГород, предоставят вам точные измерения концентрации DO.

Если вас интересуют другие датчики или тестеры качества воды, выполните поиск на нашем веб-сайте, чтобы просмотреть многие продукты, которые мы можем предложить. Например, вы можете выбрать один из наших датчиков pH, если хотите измерить кислотность или щелочность воды. Если вы хотите защитить свой котел или градирню, вы также можете рассмотреть возможность приобретения одного из наших многочисленных датчиков электропроводности или кондуктометр. Мы предлагаем датчики, которые учитывают практически все варианты применения городского и промышленного водоснабжения, а также мониторинга окружающей среды.