دستگاه سانتریفیوژ چیست؟

سانتریفیوژ

دستگاه سانتریفیوژ چیست؟جداسازی ترکیبات براساس وزن مولکولی با قوانین و روش های فیزیکی، یکی از ساده ترین و ارزشمندترین راهکار ها در آزمایشگاه های مختلف می باشد. سیستم سانتریفیوژ جداسازی مواد از یکدیگر را با به کارگیری نیروی گریز از مرکز ارائه می کند. سانتریفیوژ یکی از دستگاه های حیاتی در آزمایشگاه های زیست شناسی می باشد که در ابعاد و اشکال مختلف ساخته می شود. سانتریفیوژ های آزمایشگاهی عموما به شکل یک جعبه که درون آن جا لوله های مختلف وجود دارند، می باشد.

سانتریفیوژ با چرخاندن مواد در سرعت های بالا موجب جداسازی مواد بر اساس وزن مولکولی می شود. ترکیبات درون یک محلول را اگر به شکل امولسیون و یا مخلوط همگن باشد نمی توان آن را در مدت کوتاه بدون اعمال نیروی خاصی جدا کرد. لذا سیستم سانتریفیوژ با اعمال نیروی گریز از مرکز موجب می شود ترکیبات به ترتیب وزن مولکولی خود فاز های جدا از هم تشکیل دهند. اگر محلول ما حاصل از مخلوط کردن دو مایع باشد پس از سانتریفیوژ دو فاز مایع جدا از هم حاصل می شود. همچنین اگر مخلوط ما ترکیب جامد در مایع باشد، در کف لوله ای که تحت نیروی گریز از مرکز قرار گرفته فاز جامد به شکل رسوب و فاز مایع بالای آن که همان حلال است قرار می گیرد. 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. جهت جداسازی هریک از این ها می توان از سانتریفیوژ با دور های مختلف بهره گرفت.

عموما تمامی سانتریفیوژ های آزمایشگاهی دو آیتم قابل تنظیم دارند. سرعت و زمان چرخش. سرعت عموما با دو واحد RPM و RCF ارائه می شود. RPM و یا Revolutions Per Minute نشان دهنده تعداد دور هایی است که روتور سانتریفیوژ در یک دقیقه می زند. همچنین RCF و یا Relative Centrifugal Force نشان دهنده نیروی نسبی سانتریفیوژ می باشد که عموما با حرف G نیز نشان می دهد. مفهوم RPM مشخص است ولی در رابطه با RCF و یا G مقدار آن بستگی به شتاب وارده به نمونه دارد و با براساس فاصله نمونه با مرکز چرخش روتور تعیین می شود و نسبت به RPM استاندارد تر است. چرا که به عنوان مثال در دو سانتریفیوژ با شعاع های روتور مختلف ولی سرعت چرخش یکسان، مقدار G فرق خواهد داشت. لذا اگر میزان 20 هزار G را وارد دو سانتریفیوژ با شعاع روتور مختلف وارد کنیم، سرعت چرخش در هر یک تفاوت خواهد داشت. مقادیر RPM و PCF قابل تبدیل به هم می باشند و هر یک RCF برابر با (RPM²×r×10^-5×1.118) می باشد که r نشان دهنده شعاع روتور به سانتی متر است. این رابطه نشان دهنده دخیل بودن فاکتور شعاع روتور بوده و به عنوان مثال اگر دو سانتریفیوژ با شعاع روتور های 5 سانتی متر و 10 سانتی متر وجود داشته باشند و قرار باشد در مقدار 10 هزار RPM بچرخند، در سانتریفیوژ با روتور 5 سانتی متر میزان G برابر با 5.590 و در سانتریفیوژ با روتور 10 سانتی متر برابر با 11.180 خواهد بود.

سانتریفیوژ ها از نظر تقسیم بندی به چهار نوع عمده تقسیم می شوند:

• سانتریفیوژ معمولی دور پایین
• سانتریفیوژ معمولی دور بالا
• سانتریفیوژ یخچال دار دور بالا
• اولترا سانتریفیوژ

سیستم یخچالی در سانتریفیوژ های 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.

کاربردهای سانتریفوژ

با استفاده از سانتریفوژ می توان مخلوطی از دو مایعات متفاوت را با هم جدا کرد. این روش همچنین می تواند به منظور بررسی و تجزیه و تحلیل ماکرومولکول ها و خواص هیدرودینامیکی آنها استفاده شود.

سلول های پستانداران را می توان با کمک نوع خاصی از سانتریفیوژ خالص کرد. سانتریفیوژ نقشی حیاتی در تقسیم بسیاری از اندامک های زیر سلولی دارد. علاوه بر این ، سانتریفیوژ در تقسیم کسرهای غشایی و غشاها نیز مفید است. سانتریفیوژ همچنین در جداسازی وزیکول های غشایی کاربرد دارد.

گچ را می توان با کمک سانتریفیوژ از آب جدا کرد. شیر بدون چربی نوعی شیر است که مقدار کمتری چربی محلول دارد. شیر بدون چربی را می توان با کمک فرآیند سانتریفیوژ از شیر معمولی تهیه کرد.

جداسازی سیکلونیک فرآیندی مهم است که کاربردهای حیاتی در جداسازی ذرات از جریان هوا دارد. یکی دیگر از کاربردهای مهم این روش در تثبیت و شفاف سازی شراب است. این روش ، در ترکیب با سایر تکنیک های تصفیه برای جدا کردن پروتئین ها بسیار مفید است.

سانتریفیوژها به طور گسترده ای در زمینه شیمی پزشکی قانونی مورد استفاده قرار می گیرند. در این زمینه ، از این روش برای جداسازی اجزای خون از نمونه های خون سانتیرفیوژ شده  استفاده می شود. علاوه بر این ، این روش در آزمایشگاه ها برای جداسازی اجزای ادرار از نمونه ادرار نیز استفاده می شود.

راهنمای کار با سانتریفیوژ آزمایشگاهی

سطح کار باید مسطح و محکم باشد هرگز از دستگاه  سانتریفیوژ در یک سطح ناصاف یا مورب استفاده نکنید. تعادل لوله ها در روتور را حتما مورد نظر قرار دهید. مثلا  اگر می خواهید لوله ای با ۱۰ میلی لیتر مایع را سانتریفوژ کنید باید یک لوله دیگر با ۱۰ میلی لیتر آب روبروی آن قرار دهید. شما باید لوله ها را از نظر جرم و نه حجم متعادل کنید.

هرگز در حال حرکت روتور درپوش دستگاه را باز نکنید زیرا بسیاری از سانتریفیوژها ایمنی خودکار ندارند. برخی از این دستگاه ها اگر درب آنها باز شود جریان روتور را متوقف می کنند.

در صورت لرزش دستگاه را خاموش کنید یا دو شاخه را بکشید. کمی لرزش طبیعی است ، اما مقادیر زیاد می تواند به معنای خطر باشد. در این صورت بررسی کنید که لوله ها را به درستی متعادل کرده اید یا خیر اگر پاسخ مثبت است و هنوز هم تکان خوردن اتفاق می افتد ، با سازنده یا فروشنده تماس بگیرید و در این وضعیت با دستگاه کار نکنید.

اگر مجبور به کار در هر مکانی نزدیک سانتریفیوژ هستید از محافظ صورت و  یا عینک ایمنی استفاده کنید. در حالی که روتور در حال چرخش است با سانتریفیوژ کار نکنید.