می توان گفت یکی از رایج ترین و مهم ترین تجهیزات در آزمایشگاه ها سانتریفیوژ است. این دستگاه آزمایشگاهی وسیله ای است که اجزای ترکیبی مانند خون را با استفاده از نیروی گریز از مرکز جدا می کند که به آن نیروی g نیز می گویند.
سانتریفیوژ آزمایشگاهی به گونه ای عمل می کند که یک روتور به وسیله یک موتور الکتریکی حول یک محور ثابت می چرخد. نیروی گریز از مرکز ایجاد شده توسط این چرخش باعث می شود که مواد مختلف با توجه به چگالی آنها از یکدیگر جدا شوند.
سانتریفیوژهای آزمایشگاهی از روش های مختلفی برای جداسازی مواد از یکدیگر استفاده می کنند که شامل ایزوپیکنیک، گرادیان چگالی و تشکیل رسوب می باشد.
از جمله اجزای مهم در این دستگاه آزمایشگاهی می توان به سرعت چرخش بیان شده برحسب دور بر دقیقه (RPM ) و نیروی گریز از مرکز نسبی (RCF) اشاره کرد. درک تفاوت بین سرعت دورانی و نیروی گریز از مرکز نسبی بسیار مهم است زیرا دو روتور با قطرهای مختلف که با سرعت دورانی یکسان می چرخند نیروی گریز از مرکز نسبی متفاوتی تولید می کنند و بنابراین زمان لازم برای جداسازی یک نمونه مشابه در این دو سانتریفیوژ متفاوت خواهد بود.
اجزای سانتریفیوژ
- کلید روشن و خاموش کردن دستگاه
- تایمر
- موتور الکتریکی
- روتور (روتور یا سر سانتریفیوژ شامل بخشی از دستگاه است که برای قرار دادن لوله نمونه استفاده می شود. این قسمت از دستگاه با یک موتور با سرعت مشخص می چرخد و باعث جدا شدن می شود. روتور به طور کلی از برنز، فولاد یا پلاستیک ساخته شده است. .)
- سر روتور
- شفت
- سرعت سنج
- ترمز
انواع سانتریفیوژ
در حال حاضر این نوع دستگاه های آزمایشگاهی در انواع مختلفی تولید و در بازار به فروش می رسند که هر کدام دارای قابلیت ها و کاربردهای متفاوتی هستند و در مصارف مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند که در ادامه به معرفی آن ها می پردازیم.
سانتریفیوژ بالینی
این مدل از سانتریفیوژ آزمایشگاهی به دلیل سرعت کمتر برای کارهای بالینی مناسب است. (همان لوله انتقال خون)
میکرو سانتریفیوژ
این دستگاه دارای حجم 0.2 تا 2 میلی لیتر بوده و از 96 لوله تشکیل شده است.
سانتریفیوژ رومیزی (چند منظوره)
این دستگاه برای کار با لوله های بزرگ نیز بسیار مناسب بوده و انواع مختلفی دارد.
سانتریفیوژ ایستاده
Stand Alone یکی از دیگر مدل های سانتریفیوژ آزمایشگاهی است و مانند Ultra سانتریفیوژ جزو دستگاه های سنگین محسوب می شود.
ساده
این یکی از ایده آل ترین انواع سانتریفیوژهای مناسب برای آزمایشگاه ها و کلینیک ها برای انجام اقدامات پزشکی است.
ویژگی سانتریفیوژ ساده
- حداکثر ظرفیت 12×15 میلی لیتر است.
- دارای سرعتی معادل 5000 دور در دقیقه
- داشتن سیستم N-Prime (سیستم کنترل ریزپردازنده)
- دارای طراحی فشرده برای جداسازی محلول و نمونه ها
سانتریفیوژ یخچال دار
یکی از انواع این دستگاه های آزمایشگاهی که برای نمونه های حساس به دما استفاده می شود، سانتریفیوژ یخچالی است که قادر است دما را ثابت نگه دارد. این مدل سانتریفیوژ در اندازه ها و ظرفیت های مختلف تولید و عرضه می شود.
ویژگی سانتریفیوژ یخچال دار
- داشتن سیستم خنک کننده به منظور محافظت و جلوگیری از تخریب نمونه (زیرا این دستگاه در حین کار و چرخش حرارت زیادی تولید می کند که باعث تغییر ماهیت نمونه ها می شود).
- سرعت چرخش بالا (30000 دور در دقیقه)
- دارای محدوده دمایی بین 20 تا 40 درجه سانتیگراد (این دستگاه برای انجام و آنالیز آنتی بادی، DAN، RNA، PCR با این محدوده دمایی مناسب است.)
- داشتن پیکربندی روتور شناور (زاویه ثابت یا نوسان)
نیروی گریز از مرکز نسبی در سانتریفیوژ آزمایشگاهی
نیروی گریز از مرکز نسبی (RCF)، همچنین به عنوان “شتاب گریز از مرکز نسبی” و “قدرت گریز از مرکز” شناخته می شود. به عنوان ضریب شتاب گرانشی ((g تعریف می شود. نیروی نسبی گریز از مرکز از سرعت چرخش مهمتر است و نیروی نسبی گریز از مرکز معمولاً در پروتکل های این دستگاه استفاده می شود. این عبارت به این معنی است که زمان لازم برای سانتریفیوژ کردن یک نمونه خاص به نیروی گریز از مرکز نسبی سانتریفیوژ بستگی دارد.
فاکتور K چیست؟
یکی از معیارهایی که کارایی کلی روتور یک سانتریفیوژ آزمایشگاهی را تعیین می کند ضریب K است. به طور کلی، هرچه ضریب K روتور این دستگاه کمتر باشد، زمان کمتری برای جداسازی لازم است. در مقایسه با نیروی گریز از مرکز و سرعت چرخش نسبی، ضریب K برای فرآیندهای معمولی یک سانتریفیوژ آزمایشگاهی اهمیت کمتری دارد. اما برای اولتراسانتریفیوژها، ضریب K یک معیار مهم برای انتخاب روتور است.
انواع روتورهای این دستگاه آزمایشگاهی
از مهم ترین و رایج ترین روتورهای مورد استفاده در این دستگاه آزمایشگاهی می توان به روتورهای زاویه ثابت و روتورهای زاویه متغیر اشاره کرد.
روتورهای زاویه ثابت (زاویه ثابت / سر زاویه)
روتورهای زاویه ثابت دارای قسمت متحرک نیستند و نمونه در یک زاویه ثابت قرار می گیرد و در این زاویه می چرخد. این روتورها به دلیل نداشتن قطعات متحرک، تحت فشار کمتری قرار می گیرند و قابلیت رسیدن به سرعت بالا را دارند.
زاویه قرارگیری نمونه ها در روتورهای زاویه ثابت بین 25 تا 45 درجه است، البته اکثر روتورهای زاویه ثابت دارای زاویه 45 درجه هستند.
نکته ای که باید به آن توجه داشت این است که هرچه زاویه قرارگیری نمونه ها در روتور زاویه متغیر بیشتر باشد، رسوب تشکیل شده چگال تر خواهد بود و زوایای روتور کوچکتر باعث پراکندگی رسوبات می شود.
روتورهای زاویه متغیر (روتور سطل چرخشی/ سر چرخشی)
در ساخت این نوع روتورها از قطعات متحرک استفاده می شود . و به همین دلیل نسبت به روتورهای زاویه ثابت تحت کشش بیشتری قرار دارند و نیروی گریز از مرکز نسبی کمتری ایجاد می کنند. در روتورهای زاویه متغیر قابلیت استفاده از آداپتورهای متنوع تری وجود دارد و در نتیجه استفاده از لوله های نمونه با حجم ها و شکل های مختلف امکان پذیر است.
در این نوع روتور، زمانی کهاین دستگاه در حالت استراحت است، لوله های نمونه به صورت عمودی قرار می گیرند. با چرخش سانتریفیوژ و سرعت آن، لوله ها به تدریج افقی می شوند تا در نهایت با زاویه 180 درجه و کاملا افقی قرار می گیرند.
سنسور شناسایی روتور در سانتریفیوژ آزمایشگاهی
بسیاری از سانتریفیوژهای آزمایشگاهی مجهز به سنسور تشخیص روتور هستند. با استفاده از این سنسور، هر روتوری که روی سانتریفیوژ بسته می شود، شناسایی می شود و نیروی گریز از مرکز و سرعت چرخش به طور خودکار به حداکثر مقدار مجاز محدود می شود. به عبارت دیگر، سنسور تشخیص روتور از استفاده روتور در سرعت های بالاتر از سرعت تعیین شده برای آن جلوگیری می کند و در نتیجه ایمنی استفاده از سانتریفیوژ را افزایش می دهد.
از دشتگاه های مجهز به این سنسور می توان به سانتریفیوژهای یونیورسال سری PIT320 و Premium 20000 شرکت Paul Ideal Tehiz اشاره کرد.
سنسور تعادل بار در سانتریفیوژ آزمایشگاهی
عدم بارگیری صحیح می تواند باعث کاهش عمر روتور و ایجاد لرزش های شدید و کنترل نشده ای شود که در نهایت باعث آسیب دائمی به دستگاه می شود. مهمتر از آن، عدم تعادل در روتور حتی می تواند باعث آسیب به کاربر یا افراد دیگر شود.
یک سانتریفیوژ آزمایشگاهی مدرن مجهز به سنسور بار تعادل است. وظیفه این سنسور تشخیص عدم تعادل بار و جلوگیری از روشن شدن دستگاه در صورت لزوم است. بنابراین داشتن سانتریفیوژ مجهز به این سنسور علاوه بر افزایش ایمنی کاربر، وقوع حوادث و خسارات احتمالی مربوط به بارگذاری نامناسب را تا حد زیادی کاهش می دهد.
سانتریفیوژ آزمایشگاهی یخچال دار
بسیاری از نمونه های آزمایشگاهی به تغییرات دما حساس هستند و ماهیت خود را تغییر می دهند و از آنجایی که سانتریفیوژها در حین کار نیز گرما تولید می کنند، عملاً سانتریفیوژ این نمونه ها با سانتریفیوژ آزمایشگاهی کلاسیک غیرممکن است.
سانتریفیوژهای آزمایشگاهی یخچال دار توانایی ثابت نگه داشتن دما در محفظه سانتریفیوژ را دارند و برای آنالیز DNA، RNA، PCR و آنتی بادی ایده آل هستند.
تنظیم شیب زمان شروع (شتاب) و توقف (توقف) در این دستگاه آزمایشگاهی
در سانتریفیوژهای مدرن، امکان تنظیم شیب شروع (شتاب) و پایان (توقف) وجود دارد. این ویژگی به کاربر اجازه می دهد تا شتاب یا کاهش سرعت سانتریفیوژ را بر اساس نیاز خود تنظیم کند.
به عنوان مثال، رسوبی که در حین جداسازی سلول های تک هسته ای خون محیطی (PBMC) از طریق سانتریفیوژ با گرادیان چگالی ایجاد می شود، به ارتعاش بسیار حساس است و اگر سرعت خیلی سریع افزایش یا کاهش یابد، رسوب تشکیل شده مجدداً مخلوط می شود. به منظور جلوگیری از اختلاط مجدد فازها، پروتکل مستلزم آن است که سرعت سانتریفیوژ به آرامی افزایش یا کاهش یابد تا گرادیان را مختل نکند.
نکات ایمنی برای کار با سانتریفیوژ آزمایشگاهی
- همیشه توجه داشته باشید که نمونه ها را به طور صحیح و متعادل در سانتریفیوژ قرار دهید.
- توصیه می شود سانتریفیوژ را بدون قرار دادن باگت ها راه اندازی نکنید.
- قبل از راه اندازی سانتریفیوژ، مایعات ریخته شده در داخل روتور را کاملا تمیز و پاک کنید.
- پس از اتمام فرآیند سانتریفیوژ، حداقل 10 دقیقه صبر کنید تا ذرات معلق در هوا ته نشین شوند و سپس درب سانتریفیوژ را باز کنید.
- اگر لوله نمونه شکست یا ترک خورد، درب سانتریفیوژ را حداقل به مدت 30 دقیقه باز نکنید.
- اگر یکی از لوله ها در حین سانتریفیوژ شکسته شد، باگت ها، آداپتورها و محفظه روتور را قبل از سانتریفیوژ مجدد از قطعات شیشه ای تخلیه و تمیز کنید.
- هر لوله حداکثر ظرفیت پرکنی دارد که معمولاً دو سوم یا 80 درصد حجم کل آن است. هرگز لوله نمونه را بیش از حداکثر ظرفیت آن پر نکنید. این تضمین می کند که نمونه در طول سانتریفیوژ با درب لوله تماس پیدا نکند.
نحوه کار با آزمایشگاهی
نحوه کار این دستگاه بدین صورت است که با قرار دادن نمونه در داخل لوله سانتریفیوژ، دستگاه با سرعت ثابت شروع به چرخش می کند و نمونه را به سمت بیرون حرکت می دهد تا به صورت افقی قرار گیرد. در این حالت نیروی گریز از مرکز سعی می کند محلول را به سمت مرکز این دستگاه حرکت داده و به حرکت درآورد و این امر باعث جدا شدن ذرات بزرگتر از محلول می شود به گونه ای که با توقف دستگاه، ذرات سنگین تر از محلول جدا می شوند. قسمت بیرونی محلول باقی بماند.
به همین دلیل امروزه این دستگاه های آزمایشگاهی به یکی از پرکاربردترین و مناسب ترین تجهیزات در آزمایشگاه های تحقیقاتی، بیولوژیکی، شیمی، علوم زیستی، پزشکی و دارویی، صنایع غذایی و آشامیدنی و تحقیقات مواد پلیمری تبدیل شده اند.
جهت اطلاع از قیمت و خرید دستگاه سانتریفیوژ آزمالیشگاهی با متخصصین ما در شرکت پویش شیمی رسام البرز تماس حاصل فرمایید .
