Agitazione e miscelazione di laboratorio

Bacchette per agitazione e spatole

Le spatole e le bacchette per agitazione sono utilizzate per mescolare manualmente le soluzioni. Le bacchette devono essere scelte in base alle dimensioni e al materiale. Quelle in PTFE e in polipropilene sono autoclavabili e offrono una buona resistenza al calore. Le bacchette in polietilene e in acciaio garantiscono buona resistenza sia chimica, sia termica. Quelle in vetro borosilicato possono essere impiegate per scopi generici di mescolamento o con miscele reattive nei confronti delle materie plastiche e dell’acciaio. Le spatole da laboratorio sono utili per raccogliere e raschiare e sono disponibili con teste di varie forme, per adattarsi a diverse tipologie di contenitore o a campioni con vari livelli di sedimentazione. Nei laboratori di ricerca e industriali si ricorre al mescolamento per miscelare, sciogliere o per altre finalità e numerosi sono i dispositivi adatti a questo scopo.

Agitatori vortex

I vortex utilizzano un movimento circolare per mescolare uniformemente le soluzioni generando vortici nei liquidi e nei fluidi. Questi strumenti possono essere attivati dal tocco o funzionare in modalità continua, a velocità fissa o modificabile, e possono essere dotati di piattaforme su cui appoggiare vari tipi di recipienti, dalle piccole provette alle piastre più ampie. Il diametro dell’orbita dell’agitatore vortex o orbitale determina quale contenitore può essere utilizzato. Orbite inferiori ai 3 mm sono indicate per micropiastre, provette da microcentrifuga e altri piccoli recipienti. Orbite di media dimensione, comprese tra i 15 e i 25 mm sono da preferire per piastre di coltura, fiasche e becher. Orbite superiori ai 30 mm sono raccomandate per grandi volumi o ampi recipienti.

Ancorette magnetiche

Le ancorette magnetiche devono essere scelte in base alla forma, alla dimensione e al materiale di fabbricazione.

Forma: La forma dell’ancoretta può incidere sul grado di agitazione e sulla compatibilità con il recipiente.

• Le ancorette arrotondate sono utilizzate generalmente con becher e recipienti col fondo piatto.
• Le ancorette arrotondate con superfici angolate presentano al centro un anello per ridurre le vibrazioni e l’attrito. Lavorano al meglio in recipienti dal fondo curvo o irregolare.
• Le ancorette sferiche sono utilizzate in fiale e provette.
• Le ancorette ellittiche sono ideali per i becher dal fondo tondo.
• Le ancorette a croce stabilizzano l’agitazione ad alte velocità e sono raccomandate per soluzioni turbolente o caratterizzate da sedimentazione.
• Le ancorette a corona sono adatte alle cuvette e alle provette analitiche.
• Le ancorette a forma di osso sono raccomandate per i contenitori con fondo leggermente convesso.
• Le ancorette triangolari raschiano e prevengono efficacemente la sedimentazione; sono indicate quando è necessario aumentare la turbolenza nel mescolamento.

Dimensioni: le ancorette magnetiche devono essere abbastanza piccole da non toccare le pareti del recipiente durante l’agitazione. L’impiego dell’ancoretta delle massime dimensioni possibili aumenta il moto e migliora il mescolamento. Con i recipienti curvi è necessario scegliere ancorette più piccole per evitare che si blocchino sulle pareti.

Materiale: le ancorette magnetiche solitamente sono realizzate in leghe di alluminio, nichel e cobalto. Le ancorette in samario e cobalto si accoppiano con maggior forza al magnete interno della piastra agitante o del mantello con agitatore. Solitamente le ancorette magnetiche sono rivestite in PTFE, un materiale dotato di elevata resistenza chimica e termica. Il materiale di rivestimento deve essere compatibile con il campione.

Piastre agitanti e mantelli riscaldanti con agitatore

Per scegliere un agitatore o una piastra riscaldante con agitatore efficace, uno o due criteri di selezione possono essere sufficienti, ma per arrivare alla scelta ottimale per la propria applicazione è bene considerare attentamente queste variabili:

• accuratezza e stabilità: gli strumenti analogici di base non sono concepiti per un controllo preciso della velocità di agitazione, ma sono in grado di offrire affidabilità e facilità di utilizzo a un costo contenuto, quando un controllo preciso non è necessario. Per le applicazioni in cui il controllo della velocità di agitazione è fondamentale, gli strumenti dotati di un controllo elettronico in retroregolazione offrono il massimo grado di accuratezza e stabilità. Un microprocessore monitora la velocità di agitazione e compensa automaticamente le variazioni del sistema relative a un valore selezionato. Sebbene più costosi, questi controlli così precisi permettono di mantenere una determinata velocità di agitazione a vantaggio di risultati più riproducibili.

• volume: sono disponibili agitatori e piastre riscaldanti con agitatore di svariate dimensioni e configurazioni, dai piccoli strumenti per un solo recipiente a quelli di ampia capacità e multi-unità. Sono disponibili dispositivi concepiti per agitare e scaldare contemporaneamente più recipienti, con la possibilità di controllare singolarmente il movimento per un massimo di nove contenitori.

• viscosità: gli agitatori non sono tutti dotati della medesima forza di accoppiamento magnetico. La capacità della coppia piastra magnetica - ancoretta di agitare efficacemente una soluzione dipende da numerose variabili, quali la forma e la dimensione del magnete dell’agitatore, la forma e la dimensione dell’ancoretta, la distanza tra l’ancoretta e magnete, la forma e la dimensione del recipiente, la velocità di agitazione desiderata e la viscosità della soluzione. Agitare soluzioni più viscose richiede uno strumento dotato di una forza di accoppiamento magnetico più elevata: occorre scegliere un agitatore dotato di un magnete di maggiori dimensioni (>12 cm in lunghezza) e di un motore potente, in grado di ospitare ancorette più lunghe.

• motore convenzionale vs. motore a induzione: i motori convenzionali a trazione magnetica sono noti per essere problematici, si usurano nel tempo richiedendo interventi di manutenzione e possono generare una quantità significativa di calore durante un’attività prolungata. I motori a induzione, come quelli degli agitatori 2MAG, non hanno parti in movimento e per questo non si usurano e non necessitano di manutenzione; ottimi per la robotica perché piatti e salvaspazio, sono ideali per i campioni termosensibili poiché producono una minima quantità di calore; sono disponibili con telecomando per una maggiore versatilità e sopportano una completa immersione.

Agitatori oscillanti e a rulli

La vasta gamma di modalità di agitazione disponibili può generare confusione, ma ciascuna presenta caratteristiche proprie. Le piattaforme di agitazione orbitale creano un movimento circolare ideale per numerose applicazioni di biologia molecolare e prevengono la formazione della “pelle” sulla superficie dei liquidi. I movimenti rotatori fanno ruotare delicatamente i campioni contenuti in provette, flaconi o bottiglie. Qualche strumento è dotato anche di un’inclinazione regolabile che consente di scegliere l’angolo di rotazione. Il loro mescolamento lento e gentile li rende ideali per i campioni delicati. Le piattaforme oscillanti generano movimenti oscillatori 2-D o 3-D. Anche questi strumenti garantiscono un mescolamento delicato e uniforme e sono solitamente utilizzati per micropiastre o rack di fiale e provette. Sono ideali per i test immunologici, i campioni ematologici, le sospensioni cellulari e il blotting. Gli agitatori ondulatori sono utilizzati per fluidi sensibili al taglio, come nell’ELISA, nell’estrazione del DNA, la sintesi proteica e l’ibridazione. Molti modelli consentono di regolare velocità e angolo d’inclinazione.

Giranti e lame

I giranti o le lame, abbinati ad aste compatibili, per mescolare i campioni utilizzano la forza di taglio, il vortice o l’aerazione. I giranti devono essere scelti in base al flusso, al diametro, alla viscosità e al materiale. Per la miscelazione di liquidi si raccomanda il flusso assiale. Il flusso radiale fornisce taglio e turbolenze maggiori ed è raccomandato per miscelare dispersioni ed emulsioni. Per la miscelazione di campioni altamente viscosi si raccomanda il flusso tangenziale. Solitamente i giranti sono realizzati in acciaio inossidabile di diverse qualità o in PTFE per applicazioni che implicano campioni aggressivi o corrosivi.

Agitatori ad asta

Gli agitatori ad asta, posizionati sopra i campioni, utilizzano i giranti per mescolarli. Devono essere scelti in base alla velocità di agitazione, al volume, al momento meccanico e alla viscosità. Un momento meccanico più elevato è consigliato per miscele estremamente viscose. Sono disponibili agitatori ad asta con numerose funzioni, come l’agitazione direzionale reversibile, lo spegnimento automatico programmabile, la registrazione dei dati e la protezione da sovraccarico/surriscaldamento.