Agitation et mélange en laboratoire

Baguettes d'agitation et spatules

Les tiges d'agitation et les spatules servent à mélanger manuellement des solutions. Le choix des tiges d'agitation doit se faire en fonction de leurs dimensions et de leur matériau. Les tiges en PTFE et en polypropylène sont autoclavables et offrent une bonne résistance à la chaleur. Les tiges en polyéthylène et en acier offrent une résistance à la fois aux produits chimiques et à la température. Les tiges en verre borosilicaté peuvent être utilisées pour une agitation générale ou avec des mélanges réactifs avec le plastique ou l'acier. Les spatules de laboratoire sont utiles pour prélever et racler ; elles sont disponibles avec des têtes de différentes formes afin de s'adapter à divers récipients ou échantillons présentant des niveaux de sédimentation variables. L'agitation est utilisée dans les laboratoires de recherche et les laboratoires industriels pour mélanger, dissoudre ou à d'autres fins. Il existe une grande variété d'appareils destinés à l'agitation et au mélange des solutions et des échantillons.

Agitateurs à vortex

Les agitateurs vortex utilisent un mouvement circulaire pour former des tourbillons dans les liquides et les fluides, ce qui permet de mélanger uniformément la solution. Les agitateurs vortex sont disponibles avec une activation par simple pression ou un fonctionnement en mode continu, des vitesses fixes ou réglables, ainsi que des plateformes pouvant accueillir différents types de récipients et de conteneurs, allant des petits tubes aux grandes plaques. Le diamètre de l’orbite de l’agitateur vortex ou de l’agitateur orbital détermine quels récipients peuvent être utilisés. Les orbites plus petites (3 mm) conviennent aux microplaques, aux tubes de microcentrifugeuse et à d’autres petits récipients. Les orbites de taille moyenne (15 mm à 25 mm) sont adaptées aux boîtes de culture cellulaire, aux flacons et aux béchers. Les orbites plus grandes (> 30 mm) sont recommandées pour les récipients de grand volume ou de grande largeur.

Barres d’agitation magnétiques

Le choix des barres d'agitation magnétiques doit se faire en fonction de leur forme, de leur taille et de leur matériau.

Forme

La forme de la barre d’agitation peut influer sur le degré d’agitation et la compatibilité avec les récipients.

• Les barres d'agitation rondes sont généralement utilisées avec des béchers et des récipients à fond plat.
• Les barres d'agitation rondes coulissantes sont dotées d'un anneau pivotant au centre afin de réduire les vibrations et le frottement ; elles conviennent parfaitement aux récipients dont le fond est courbé ou irrégulier.
• Les barres d'agitation sphériques sont utilisées dans les tubes et les flacons.
• Les barres d'agitation elliptiques sont idéales pour une utilisation dans des béchers à fond rond.
• Les barres d'agitation en forme de croix stabilisent l'agitation à grande vitesse et sont recommandées pour les solutions turbulentes ou présentant une sédimentation.
• Les barres d'agitation en forme de couronne sont utilisées dans les cuvettes ou les tubes à essai.
• Les barres d'agitation en forme d'os sont recommandées pour les récipients à fond légèrement convexe.
• Les barres d'agitation triangulaires sont efficaces pour racler les parois et empêcher la sédimentation ; elles sont recommandées lorsqu'une turbulence accrue est nécessaire pour le mélange.

Taille

Les barres d'agitation doivent être suffisamment petites pour ne pas toucher les parois du récipient pendant l'agitation. Une taille maximale de la barre d'agitation permet un mouvement plus important et un meilleur mélange. Les récipients courbés nécessiteront des barres d'agitation plus petites pour éviter qu'elles ne s'accrochent aux parois du flacon.

Matériau 

Les barres d'agitation magnétiques sont généralement fabriquées à partir d'alliages d'aluminium, de nickel et de cobalt. Les barres d'agitation en samarium-cobalt présentent une meilleure adhérence avec l'aimant interne de l'agitateur à plaque ou de la chemise d'agitation. Les barres d'agitation sont généralement recouvertes de PTFE, un matériau présentant une résistance élevée aux produits chimiques et à la température. Le matériau de revêtement doit être compatible avec votre échantillon.

Agitateurs à plaque et manchons d’agitation

Choisissez un agitateur ou une plaque chauffante à agitation efficace en fonction d’un ou deux critères de sélection, mais optez pour la solution la mieux adaptée à votre application en tenant compte des variables suivantes :​

• Précision et stabilité : les appareils analogiques de base ne sont pas conçus pour offrir un contrôle exact de la vitesse d’agitation, mais ils sont économiques, fiables et faciles à utiliser lorsque un contrôle précis n’est pas nécessaire. Pour les applications où le contrôle de la vitesse d’agitation est crucial, les appareils dotés de commandes électroniques à rétroaction offrent le plus haut degré de précision et de stabilité. Une commande par microprocesseur surveille les vitesses d’agitation et compense automatiquement les variations du système par rapport à un point de consigne sélectionné. Bien que plus coûteuses, ces commandes précises permettent de maintenir une vitesse d’agitation spécifique pour des résultats plus reproductibles.​

• Volume : Les agitateurs et les plaques chauffantes avec agitation sont disponibles dans de nombreuses tailles et configurations différentes, allant des petits appareils à récipient unique aux modèles de grande capacité à plusieurs unités. Des appareils conçus pour l’agitation et le chauffage synchrones de plusieurs récipients sont disponibles avec des commandes d’agitation individuelles pouvant aller jusqu’à neuf récipients.​

• Viscosité : Tous les agitateurs ne se valent pas en termes de force d’accouplement magnétique. La capacité d’un ensemble aimant d’entraînement et barre d’agitation à agiter efficacement une solution donnée dépend de plusieurs variables, telles que la forme et la taille de l’aimant d’entraînement, la forme et la taille de la barre d’agitation, la distance entre la barre d’agitation et l’aimant d’entraînement, la forme et la taille du récipient, la vitesse d’agitation souhaitée et la viscosité de votre solution. L'agitation de solutions plus visqueuses nécessite un appareil doté d'une force de couplage magnétique plus élevée : choisissez un agitateur équipé d'un aimant d'entraînement plus grand (plus de 12 cm de longueur), d'un moteur robuste et capable d'accueillir des barres d'agitation plus longues.​

• Moteur conventionnel vs entraînement par induction : les moteurs conventionnels à aimant d’entraînement ont la réputation d’être problématiques ; ils s’usent avec le temps, ce qui entraîne des besoins d’entretien, et peuvent générer une chaleur importante lors d’agitations de longue durée. Les entraînements par induction, tels que ceux utilisés par les agitateurs 2MAG, ne comportent aucune pièce mobile ; ils sont donc exempts d’usure et ne nécessitent aucun entretien. Parfaits pour la robotique grâce à leur forme plate et peu encombrante, ils conviennent parfaitement aux échantillons sensibles à la température car ils ne produisent qu’une chaleur minimale, et sont disponibles avec des télécommandes pour accroître leur polyvalence et permettre une immersion totale.

Agitateurs à bascule et à rouleaux​

La grande diversité des mouvements d’agitation disponibles peut prêter à confusion, mais chacun possède ses propres caractéristiques. Les plateformes d’agitation orbitales effectuent un mouvement circulaire, idéal pour de nombreuses applications de biologie moléculaire, et empêchent la formation d’une « peau » à la surface d’un liquide. Les mouvements de rotation font tourner en douceur les échantillons dans des tubes, des flacons ou des bouteilles. Certains modèles disposent également d’une inclinaison réglable permettant de choisir l’angle de rotation. Leur mélange lent et doux les rend parfaitement adaptés aux échantillons délicats. Les plateformes à balancement peuvent produire un mouvement de balancement en 2D ou en 3D. Elles assurent également un mélange doux et uniforme et sont généralement utilisées avec des microplaques ou des portoirs de flacons et de tubes. Elles sont idéales pour les immunoessais, les échantillons sanguins, les suspensions cellulaires et les transferts. Les agitateurs à mouvement ondulatoire sont utilisés pour les fluides sensibles au cisaillement, tels que les tests ELISA, l’extraction d’ADN, la synthèse de protéines et l’hybridation. La plupart des modèles disposent d’une vitesse et d’un angle d’inclinaison variables.​

Turbines et pales d'agitation

Les hélices utilisent la force de cisaillement, les tourbillons ou l’aération pour mélanger les échantillons lorsqu’elles sont associées à des arbres ou des pales compatibles. Le choix des hélices doit se faire en fonction du débit, du diamètre, de la viscosité et du matériau. Le flux axial est recommandé pour le mélange de liquides. L’écoulement radial génère un cisaillement et une turbulence plus importants ; il est recommandé pour la dispersion et le mélange d’émulsions. L’écoulement tangentiel est recommandé pour le mélange d’échantillons à haute viscosité. Les hélices sont généralement fabriquées à partir de différentes nuances d’acier inoxydable ou de PTFE pour les applications impliquant des échantillons agressifs ou corrosifs.

Agitateurs suspendus

Les agitateurs suspendus sont positionnés au-dessus de l’échantillon et utilisent des hélices pour mélanger les échantillons. Ils doivent être choisis en fonction de la vitesse d’agitation, du volume, du couple et de la viscosité. Un couple plus élevé est recommandé pour le mélange de solutions à viscosité élevée. Les agitateurs suspendus sont disponibles avec diverses options, notamment l’agitation réversible, la programmation d’un arrêt automatique, l’enregistrement des données et la protection contre les surcharges et la surchauffe.