سانتریفیوژ چیست و نحوه عملکرد آن

مهندس ارتش انگلیسی به نام Benjamin Robins ، دستگاه بازویی چرخشی برای شناسایی داروها ایجاد کرده بود . در سال ۱۸۷۹، Antonin Prandtl ، برای اولین بار سانتریفیوژهای امروزی را برای جداسازی خامه از شیر مورد استفاده قرار داد . در سال ۱۸۷۹، Gustaf de Laval ، نشان داد که از سانتریفیوژ میتوان برای کارهای تجاری استفاده کرد . ابعاد مختلفی از سانتریفیوژ ها گسترش یافته است و طیف وسیعی از عملکردها را از میلی لیتر تا لیتر را می تواند مورد ارزیابی قرار دهد.

توجه به میکرو سانتریفیوژ ها در سال ۱۹۶۲ ،توسط یک شرکت آلمانی که امروزه با نام “eppendorf” شناخته می شود، توسعه یافت و این شرکت سیستم میکرولیتری را برای اهداف آزمایشگاهی مورد استفاده قرار داد . تیوب های پلاستیکی میکرو و میکرو سانتریفیوژها )مدل۳۲۰۰) در آزمایشگاه ها برای تجزیه و تحلیل در مقایس میکرولیتر مورد استفاده قرار می گیرد . میکرو سانتریفیوژ های اولیه دارای یک دستگیره برای کنترل زمان و فضا برای ۱۲ میکروتیوب داشتند که در یک زاویه ثابت می چرخیدند ولی فناوری های پیشرفته امروزی مانند خنک کننده ، برنامه ریزی ، تشخیص عدم تعادل خودکار ، کاهش سروصدا ، تغییر سیستم های روتور و … باعث پیشرفت های بسیار زیادی در این زمینه شده است .
سیستم میکرولیتر ، نقطه شروعی برای طیف گسترده ای از ابزارهای برای آزمایشگاه مولکولی بوده است که توسط بسیاری از شرکت های زیست فناوری و تجهیزات آزمایشگاهی توسعه یافت.

سانتریفیوژ آزمایشگاهی چیست؟

سانتریفیوژ آزمایشگاهی ، یکی از ابزارات آزمایشگاه تشخیص طبی هست که با استفاده از نیروی موتور خود ، نمونه مایع را با سرعت بسیار زیادی به چرخش در می آورد. بسته به اندازه و ظرفیت نمونه سانتریفیوژهای مختلفی وجود دارد.مانند تمام سانتریفیوژ ها، سانتریفیوژهای پزشکی هم توسط اصل رسوبی مواد در سرعت بالا کار می کنند که در ان شتاب جاذبه ای مرکزی ، باعث جدا شدن مواد به دو نوع ناحیه کم و پر تراکم می شود.

عملکرد سانتریفیوژ

افزایش نیروی گرانشی به طور موثری باعث جمع شدن نمونه به طور سریع و کامل تری در ته تیوب می شود و مایع باقی مانده در بالای تیوب سوپرناتانت یا supernatant می نامند .
بعد از اینکه حالت فوق رخ داد با استفاده از پیپت پاستور مایع رویی را مکش می کنیم به طوری که مکش ما هیچ گونه اختلالی در رسوب ایجاد نکند،به عبارت دیگر تنها مایع رویی را می کشیم و با رسوب کاری نخواهیم داشت . سرعت سانتریفیوژها با توجه به مقدار انرژی گریز از مرکز که به نمونه وارد می شود اندازه گیری می شود و معمولا با واحد دور در دقیقه revolutions per minute (RPM) و یا relative centrifugal force (RCF) سنجیده می شوند.

سرعت رسوب ذرات در سانتریفیوژ بستگی به اندازه و شکل ذرات ، شتاب سانتریفیوژ ، کسر حجم مواد جامد، اختلاف چگالی ذره با مایع و ویسکوزیته بستگی دارد .

انواع سانتریفیوژ

انواع مختلفی از سانتریفیوژ ها طراحی و ساخته شده هست :

سانتریفیوژ افتراقی : اغلب برای جدا کردن ارگان خاصی از مجموعه سلولها برای بررسی قسمت خاصی از سلولهای بدن مورد استفاده قرار می گیرد .

سانتریفیوژ ایزوپیکنیک : اغلب برای جدا کردن نوکلوئیک اسید ها مانند DNA مورد استفاده قرار می گیرد .

سانتریفیوژ گرادیان ساکاروز : اغلب برای تخلیص ویروس های انولوپ دار و یا ریبوزوم ها مورد استفاده قرار می گیرد . همچنین برای جداسازی ارگان خاصی از عصاره سلولی خام از این نوع سانتریفیوژ استفاده می کنیم.

انواع مختلفی از سانتریفیوژ آزمایشگاهی وجود دارد :

میکرو سانتریفیوژ : دستگاهی هست برای کار در حجم بین ۰.۲ تا ۲.۰ میلی لیتر(میکروتیوب ها)، حداکثر ۹۶لوله را می توانند پشتیبانی کنند ،همچنین طراحی جمع و جوری دارند.

سانتریفیوژ بالینی یا کلینیکی : دستگاهی هست برای کاربردهای بالینی مانند لوله های انتقال خون و دارای سرعت کمتری هستند .

سانتریفیوژ چند منظوره رومیزی : دستگاهی یرای کار با تیوب های بزرگ و دارای تنوع بسیار زیادی هستند.

سانتریفیوژ STAND ALONE : دستگاه های سنگین مانند اولترا سانتریفیوژ

بسیاری از سانتریفیوژ ها دارای سیستم خنک کننده و یا بدون سیستم خنک کننده هستند . شرکت های مختلفی با برند های مختلف انواع سانتریفیوژها را روانه بازار می کنند که از مهمترین انها می توان به Eppendorf, Thermo-Heraeus, Thermo-Sorvall, Hettich, Beckmann-Coulter یاSigma اشاره کرد.

 

طراحی

سانتریفیوژ آزمایشگاهی در شیمی ، زیست شناسی و بیوشیمی برای جداسازی مواد جامد از مایع در یک سوسپانسیون مورد استفاده قرار میگیرد . مواد جامد می تواند ترکیبات غیر محلول ، بیومولکول ها ، ارگان های سلولی و یا سلول کامل باشد . سانتریفیوژ ها از نظر سرعت و ظرفیت بسیار متنوع هستند . سانتریفیوژ ها معمولا دارای روتوری هستند که در آن ۲،۴،۶ و یا حفره های بسیار زیاد هستند که در آنها لوله های آزمایش قرار می گیرد . زمانی که یک سوسپانسیون در یک دستگاه سانتریفیوژ قرار می گیرد ، مواد جامد در ته لوله آزمایش ته نشین می شوند و باعث ایجاد یک دیواره مخلوطی می شود . این دیواره باعث می شود تا مایع رویی یا همان سوپرناتانت به آسانی از سوسپانسیون جدا شود .
به طور کلی دو نوع روتور وجود دارد:

روتور با زاویه ثابت : این روتورها محکم و جمع و جور هستند و معمولا از آلومینیوم ساخته می شوند . در آنها حفره هایی با زاویه ثابت )برای نمونه با زاویه ۴۵ درجه( تعبیه شده هست که محل قرار گیری تیوب های نمونه است .

روتور چرخشی یا روتور افقی : روتور شبیه صلیب است و به آن سطل هم گفته می شود . در این سطل تیوب های مختلفی می تواند سانتریفیوژ شود.

روتور توسط درب روتور بسته می شود . روتور در داخل محفظه ای قرار دارد که توسط درب فلزی سانتریفیوژ پشتیبانی می شود . درب باز مانع از چرخش موتور روتور می شود . در زمان سانتریفیوژ درب قفل می شود. درب بسته باعث حفاظت فرد در برابر برخورد با روتور می شود که با سرعت بسیار بالا در حال حرکت هست. محفظه روتور و درب روتور طوری طراحی شده اند که در صورت شکستن لوله ها حتی در حداکثر سرعت ، هیچ خطری فرد آزمایش کننده را تهدید نمی کند . قبل از سانتریفیوژ ، باید لوله های موجود در روتور با استفاده از بلانک و یا سایر نمونه ها بالانس شود . با توجه به اهمیت این موضوع امروزه سانتریفیوژ ها به حسگر تشخیص عدم تعادل خودکار مجهز شده اند .

میکروتیوب های سانتریفیوژ

ظروف پلاستکی استوانه شکل که دارای ته مخروطی و درپوش هستند و به طور معمولی در آزمایشگاه مورد استفاده قرار می گیرند. این تیوب ها دارای اندازه کوچکی هستند و به آنها Microcentrifuge tubes و یا Microfuge tubes می گویند . این لوله ها در آزمایشگاه بیوشیمی و بیولوژی مولکولی به منظور سانتریفیوژ و یا ذخیره مقدار کمی از مایع مورد استفاده قرار می گیرند . این تیوب ها ارزان و یک بار مصرف هستند . بسیاری از شیمیدان ها و بیولوژیست ها از این ویال ها به جای ویال های شیشیه ای استفاده می کنند . این روش وقتی که مقدار کمتری از یک ماده در تیوب هست و یا زمانی که مقدار کمتری از یک مایع را اضافه می کنیم ، مفید واقع خواهد شد چون میکرو سانتریفیوژ ها بعد از پیپت کردن و یا مخلوط کردن می توانند قطرات را در ته لوله جمع آوری کنند.
ساختار پلی پروپیلینی انها باعث می شود که آنها را در دمای های بسیار پایین ( منفی ۸۰ سانتی گراد ( و یا با حلال های آلی مانند کلروفروم استفاده کرد . تیوب ها در اندازه های مختلفی عرضه می شوند ولی به طور عمومی در رنج μL250 تا mL 2.0 هستند. بیشترین اندازه مورد استفاده mL 2.5 است . می توان آنها را ضد عفونی کرد )فشار یک اتمسفر – ۱۲۱ درجه سانتی گراد – به مدت ۲۰ دقیقه ( و در کارهایی که در آنها اولویت با خلوص نمونه است مانند کارهای مربوط به DNA و میکروب ها به طور وسیع مورد استفاده قرار می گیرند . با توجه به ارزش پایین و مشکل بودن تمیز کردن پلاستیک ، بعد از کار کردن با این تیوب ها آنها را دور می ریزیم .

ایمنی

بعد از بارگیری سانتریفیوژ باید از تعادل روتور مطمئن شویم . کمترین میزان در حجم دو طرف ، در سرعت های بالا می تواند نیروی غیر تعادلی بسیار زیادی را ایجاد کند . این نیروی عدم توازن در سرعت های بالای روتور باعث صدمه به دستگاه و یا صدمه جانی شدیدی خواهد شد . بازهم یادآوری می کنیم که برخی از دستگاه ها دارای کنترل توازن هستند که برنامه کنترل کننده در صورت عدم تعادل در روتور ، باعث توقف سانتریفیوژ می شود.
قبل از استفاده از دستگاه ، روتور و حفره ها را بررسی کنید . در حین حرکت روتور دستگاه به هیچ وجه نباید لمس شود چون چرخش روتور می تواند باعث آسیب های جدی ای شود .
زمانی که نمونه خطرناکی )بیوهزارد( را می خواهید سانتریفیوژ کنید برای جلوگیری از خروج ذرات ائورسل (ذرات معلق) و ایجاد مشکلات بعدی بر روی درب دستگاه واشر مخصوص قرار دهید . بعد از سانتریفیوژ با روشن کردن هود ذرات ائورسل هم اگر ایجاد شده باشد حذف خواهد شد.

اشتراک گذاری:

مطالب زیر را حتما بخوانید

پاسخی بگذارید