بدون شک سانتریفیوژ یکی از تجهیزات حساس، مهم و گران قیمت آزمایشگاهی است که نام آن بسیار آشنا است و در تمامی آزمایشگاهها کاربرد گستردهای دارد. سانتریفیوژ (به فرانسوی: Centrifugus) (centrifugeuse به معنی مرکز و fugus- به معنی فرار از) یا گریزانه میباشد.
سانتریفیوژ چیست ؟
سانتریفیوژ یک وسیله آزمایشگاهی و صنعتی است که برای جداسازی مایعات، گاز و اجرای جامد یک محلول بر اساس چگالی آنها، مورد استفاده قرار میگیرد. سرعت دستگاه سانتریفیوژ آزمایشگاهی از 4000 تا 20000 دور در دقیقه قابل تغییر است. یکی از مهمترین تجهیزات آزمایشگاهها سانتریفیوژ آزمایشگاهی میباشد.
به عبارت دیگر میتوان گفت که چرخ هر آزمایشگاهی با سانتریفیوژ میچرخد. اساس کار سانتریفیوژ آزمایشگاهی بر اساس نیروی گریز از مرکز می باشد، در اینصورت نیروی گریز از مرکز سعی در حرکت و راندن محلول بر خلاف مرکز سانتریفیوژ را دارد و همین امر باعث جدا سازی ذرات درشت تر از محلول می شود به گونه ای که در صورت متوقف کردن دستگاه ذرات سنگین تر در قسمت بیرونی بصورت جدا شده از محلول باقی می مانند.
کاربرد فوق العاده دستگاه سانتریفیوژ
نمونه در دستگاه سانتریفیوژ قرار می گیرد و دستگاه با چرخش سریع که قابل تنظیم است در زاویه های مختلف و در اطراف یک محور مرکزی شروع به چرخش می نماید و به این ترتیب بخش های مختلف نمونه از هم جدا می شود.
برای مثال اگر بخواهیم در یک محلول ماده A را از ماده B جدا کنیم و بدانیم که جرم مولکولی ماده Aاز ماده B بیشتر است، یکی از روش هایی که می تواند گزینه مناسبی برای ما باشد انجام عمل سانتریفیوژ و استفاده از دستگاه های سانتریفیوژ است. سانتریفیوژ با چرخاندن مواد در سرعت های بالا موجب جداسازی مواد بر اساس وزن مولکولی می شود.
سانتریفیوژ یک وسیله آزمایشگاهی و صنعتی است که برای جداسازی مایعات، گاز و اجرای جامد یک محلول بر اساس چگالی آنها، مورد استفاده قرار میگیرد. سرعت دستگاه سانتریفیوژ آزمایشگاهی از 4000 تا 20000 دور در دقیقه قابل تغییر است.
از سانتریفیوژ در آزمایشگاه های زیست شناسی، جهت جداسازی بیومولکول های مختلف سلولی بهره گرفته می شود. چرا که مولکول های اصلی تشکیل دهنده سلول ها شامل کربوهیدرات ها، لیپید ها، پروتئین ها و اسید های نوکلئیک بوده و این ترکیبات به شکل های مختلف درون سلول ها شناور هستند.
اساس کار سانتریفیوژ
اگر جسمی با سرعت معینی حول یک مرکز دوران کند نیرویی در جسم متحرک و در جهت عمود بر مسیر دوران و به سمت خارج از مرکز ایجاد می شود که به آن نیروی گریز از مرکز می گویند. مقدار این نیرو از رابطه f=MRW2 بدست می آید که در آن R شعاع دوران، M جرم جسم و V سرعت خطی و (w) سرعت زاویه ای است. محور دوران می تواند به سه حالت قائم، افقی یا مایل باشد.
نحوه محاسبات در دستگاه های سانتریفیوژ
نیروی گریز از مرکز با شعاع دستگاه و همچنین نیروی وارد آمده به آن رابطه مستقیم دارد. مبنای کار یک دستگاه سانتریفیوژ بر اساس نیروی سانتریفیوژ نسبی (RCF) سنجیده می شود. اگر ۲ دستگاه مختلف با ۲ شعاع متفاوت داشته باشیم؛ و بخواهیم با نیروی سانتریفیوژ نسبتی مساوی از آنها استفاده کنیم؛ در دستگاهی که شعاع آن کوچکتر است باید نیروی بیشتری به کار برد.
به عبارتی باید تعداد دوران آن بیشتر باشد تا همان عملکردی را شاهد باشیم که در سانتریفیوژ با شعاع بزرگتر و تعداد دوران کمتر شاهد هستیم. همچنین مطابق با این فرمول می توان نتیجه گرفت هر چقدر که شعاع یک دستگاه سانتریفیوژ بزرگتر باشد، در نتیجه سرعت ته نشین شدن ذرات (رسوب کردن ذرات) در آن بیشتر خواهد بود.
پس همین طور که شرح داده شد نحوه عملکرد یک دستگاه سانتریفیوژ دوران حول یک محور فرضی ثابت با استفاده از نیروی گریز از مرکز است. با استفاده از عمل سانتریفیوژ می توان محلول های مایع و یا گاز را جداسازی کرد.
موارد استفاده سانتریفیوژ آزمایشگاهی
- جدا کردن ذرات از محلول ها بر اساس وزن آن ها
- جدا کردن دو نمونه محلول از یکدیگر
- توانایی تهیه محلول جدا شده از مایعات بدن
- جدا کردن سرم و پلاسما از گلبول های خون برای انجام آزمایشات بعدی
نکات مهم در حین کار با دستگاه سانتریفیوژ آزمایشگاهی
- در هنگام استفاده از دستگاه سرعت را متناسب با نمونه ای که داخل آن قرار می دهید، تنظیم کنید.
- حتما درپوش نمونه ها را بر روی آنها قرار دهید و از سالم بودن لوله ها اطمینان حاصل کنید.
- از قفل بودن دستگاه قبل از استفاده آن اطمینان حاصل کنید.
- در سانتریفیوژ را در حین استفاده از آن باز نکنید و پس از اتمام فعالیت دستگاه بعد از 5 دقیقه می توانید نمونه ها را بردارید.
- اگر در حین فعالیت، دستگاه شروع به صدا و لرزش کرد دستگاه را خاموش کنید و حتما روتور دستگاه را چک کنید.
- تعادل دستگاه را چک کنید و آنرا روی سطح مناسب قرار دهید.
- دستگاه را به صورت روزانه و پس از هر بار استفاده تمیز کنید.
- هر 3 ماه یکبار دستگاه را سرویس کنید و قطعات ناسالم آنرا چک کنید
- در هنگام استفاده از دستگاه مراقب بالانس بودن دستگاه باشید. بالانس کردن دستگاه طول عمر آن را افزایش می دهد. اگر تعداد لوله آزمایش های شما فرد است بهتر است از یک لوله حاوی آب کمک بگیرید.
- از پیچ های تنظیم سرعت و زمان دوران به دقت استفاده کنید و این عمل را به آهستگی انجام دهید.
- برای تمیز کردن نواحی زنگ زده، ابتدا آن را تراشیده، با استفاده از گازوئیل تمیز کنید و سپس رنگ بزنید.
- اگر هنگام کار با دستگاه سانتریفیوژ، یکی از لوله ها دچار شکستگی شد، به سرعت دستگاه را خاموش کنید، پنجره های اتاق را باز کنید، محل را فورا به مدت ۱۵ تا ۲۰ دقیقه ترک کنید. پس از آن با استفاده از ماسک به اتاق برگردید و با دستکش و مواد ضدعفونی کننده مناسب (مثلا گلوتار آلدهید یک درصد) دستگاه را تمیز و ضدعفونی نمایید. در هنگام شکستن ظرف ذرات آئروسل بزرگ در فضا پخش می شود. و به همین خاطر باید صبر کرد تا ته نشین شوند و با هوا رقیق شوند.
- برای دوران از سرعت های بالا و غیر ضروری استفاده نکنید.
- اگر لوله ای در هنگام آزمایش شکست و یا اینکه مشکوک به شکستن بود، باید دستگاه را خاموش کرد و پس از ۳۰ دقیقه موارد لازم را انجام داد.
اجزای مهم دستگاه سانتریفیوژ
مهمترین اجزای شکل دهنده یک دستگاه سانتریفیوژ عبارتند از موارد زیر:
- موتور الکتریکی دستگاه
- روتور دستگاه
- زمان سنج
- شافت دستگاه
- سر روتور
- کلید روشن و خاموش کردن
- کنترل گر سرعت دستگاه
- تاچومتر که میزان دور را مشخص می کند.
انواع سانتریفیوژ (معرفی 10 نوع سانتریفیوژ)
یکی از بهترین انواع سانتریفیوژ ها می باشد که برای کلینیک ها و آزمایشگاه ها جهت انجام اقدامات پزشکی بسیار ایده آل می باشد.
- دارای ظرفیتی با حداکثر ۱۲ در ۱۵ میلی لیتر می باشد.
- برخورداری از سرعتی برابر ۵۰۰۰ دور در دقیقه
- برخورداری از سیستم N-Prime (سیستم کنترل ریز پردازنده)
- دارای طراحی فشرده جهت جداسازی محلول و نمونه ها
الف.انواع سانتریفیوژ بر اساس سایز
- سانتریفیوژ ایستاده (Floor Standing Centrifuge)
اگر روزانه به حجم زیادی از نمونه ها برای سانترفیوژ کردن نیاز دارید سانترفیوژ ایستاده گزینه مناسبی است. باید در نظر داشته باشید که علاوه بر فضای زیادی که اشغال میکند دارای هزینه بالاتری هم می باشد.
این نوع سانترفیوژ مناسب آزمایشگاهایی با تعداد نمونه های بالاتر و همینطور روش های آزمایشگاهی با نیروی گریز از مرکز بالا مناسب می باشد.
- سانتریفیوژ رومیزی (Benchtop Centrifuge)
سانترفیوژ رومیزی از فضای کمتری نسبت به سانترفیوژ های ایستاده اشغال می کند.
سانترفیوژ ایستاده به راحتی در گوشه کنار آزمایشگاه جا می شود و قیمت مناسبتری دارد.
- میکروسانتریفیوژ (Microcentrifuge)
میکروسانتریفیوژها، سانتریفیوژهایی با ابعاد کوچکتر هستند که اغلب برای سانتریفیوژ کردن حجم کمی از نمونه (به طور مثال لولههای مویینه) مورد استفاده قرار میگیرند و طراحی آنها به گونهای است که فضای بسیار کمی را اشغال میکنند.
ب.انواع سانتریفیوژ از لحاظ سرعت
- سانتریفیوژهای اولترا (Ultra-Speed Centrifuge)
سانتریفیوژ اولترا بالاترین سرعت را در میان سانتریفیوژها دارد. به دلیل نیروی گریز از مرکز بالای آن که نزدیک به ۱۰۰/۰۰۰g می باشد سرعت آن به میرسد. اولترا سانتریفیوژ توانایی جداسازی ذرات به شکل پیوسته و دسته ای “Batch” را دارد.
این نوع سانتریفیوژ جهت انجام آزمایشاتی از قبیل جداسازی اجزای ریبوزوم ها، ویروس ها، لیپوپروتئین، کاربردهای نانو تکنولوژی و یا فرکشن(fractionation) DNA یا RNA مناسب می باشد.
این دستگاه برای جداسازی ایزوتوپ ها و همینطور غنی سازی اورانیوم استفاده می شود.
سانتریفیوژهای دور بالا، برای طیف وسیعی از کاربردهای آزمایشگاهی و تحقیقاتی مناسب هستند. سانتریفیوژهای دور بالا برای جداسازی سلولی، برداشت میکروارگانیسمها، ویروسها، میتوکندری، لیزوزوم و جداسازی DNA یا RNA مناسب هستند. این تجهیزات آزمایشگاهی به منظور ایجاد توان عملیاتی بیشتر و چرخشهای سریعتر طراحی شدهاند.
- سانتریفیوژ معمولی دور بالا
- سانتریفیوژ یخچال دار دور بالا
سیستم یخچالی در سانتریفیوژهای دور بالا از اهمیت ویژه ای برخوردار است. چرا که با افزایش سرعت چرخش روتور، گرمای زیادی از موتور آن حاصل می شود که در صورت حساسیت به دما ترکیباتی که سانتریفیوژ می شوند، با خنک کردن محفظه آن توسط سیستم یخچالی، احتمال وارد شدن آسیب به نمونه از بین می رود. ترکیباتی مانند پروتئین ها به دما حساس بوده و در دما های بالا ساختار های یه بعدی خود را از دست می دهند. لذا این مسئله اهمیت وجود یخچال را نشان می دهد.
- سانتریفیوژهای دورپایین (Low-Speed Centrifuge)
این نوع سانتریفیوژ جهت جداسازی ذرات حجیم مناسب هستند و برای جداسازی ذرات ریز کاربرد ندارند.
ج.انواع سانتریفیوژها از لحاظ عملکرد
- سانتریفیوژ یخچالدار
برای نمونه هایی که حساس به دما هستند از سانتریفیوژهای یخچالدار استفاده کنید. سانتریفیوژ های یخچالدار به دلیل برخورداری از سیستم خنک کننده مناسب آزمایشاتی می باشد که در دمای پایین سانتریفیوژ می شوند.
این نوع سانتریفیوژ قادر به ثابت نگه داشتن دما هستند و گرمای تولید شده در سرعت بالا را کنترل می کند تا ماهیت نمونه حفظ شود.
سانتریفیوژ یخچال دار دارای سرعت چرخشی بالا (3000 دور در دقیقه) و محدوده دمایی بین 20 الی 40 درجه سانتیگراد می باشند.
- سانتریفیوژ کلاسیک
سانتریفیوژهای کلاسیک برای کار با اغلب نمونههای آزمایشگاهی مناسب هستند.
- سانتریفیوژ دستی
سانتریفیوژ دستی یا منوآل یکی دیگر از انواع سانتریفیوژ ها می باشد که بدون برق کار می کند و مناسب زمانی است که دسترسی به برق نیست. در مدارس و مراکز آموزشی میتوان بعنوان تجهیزات آموزشی استفاده کرد. نکتهی قابل توجه این است که به دلیل تماس مستقیم با کاربر خطراتی را به دنبال دارد.
در این مقاله سعی کردیم شما را با 10 نوع متفاوت از سانتریفیوز ها آشنا کنیم. اگر که قصد تجهیز کردن آزمایشگاه خود را دارید، فروشگاه زرین پیرکس بهترین انتخاب برای تهیه انواع سانتریفیوژ می باشد که می توانید تجهیزات آزمایشگاهی خود را به صورت آنلاین تهیه کنید.
اگر قصد خرید سانتریفیوژ را دارید با مراجعه به صفحه محصولات به صورت آنلاین می توانید سانترفیوژ مورد نظر خود را سفارش دهید. امیدواریم که این مقاله مفید بوده باشد اگر سوالی داشتید می توایند با ما تماس بگیرید و یا سوال خود را در قسمت دیدگاه ها از ما بپرسید.
