دستگاه سانتریفیوژ آزمایشگاهی، یکی از محبوب ترین و ضروری ترین ابزارهای آزمایشگاهی است که کاربردهای گسترده ای در آزمایشگاه های مختلف دارد. اکثر آزمایشگاه های دانشگاهی، بالینی و تحقیقاتی این تجهیزات را دارند.
خالص سازی سلول ها، اجزای زیرسلولی، ویروس ها، پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک با استفاده از سانتریفیوژ انجام میشود. سانتریفیوژها را میتوان بر اساس هدف یا معماری شان طبقه بندی کرد. محققان میتوانند از انواع مختلفی، از انواع بزرگ گرفته تا میکروسانتریفیوژها، یکی را انتخاب کنند.
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد این ابزار، ادامه مطلب را بخوانید.
دستگاه سانتریفیوژ آزمایشگاهی چیست؟
دستگاه سانتریفیوژ آزمایشگاهی در طیف وسیعی از زمینهها و صنایع، از جمله مواد غذایی، پزشکی، کشاورزی، مهندسی هسته ای، میکروبیولوژی، شیمی، زیستشناسی و بخش پتروشیمی به کار گرفته شدهاند. در واقع، سانتریفیوژ آزمایشگاهی بر اساس جداسازی ذرات از محلول ها و گازها و همچنین جداسازی مایعات با چگالی های مختلف از یکدیگر است.
جداسازی در این دستگاه با استفاده از نیروی گریز از مرکز حول یک محور فرضی انجام میشود. نمونه در دستگاه چرخانده میشود و رسوبات و مواد با چگالی کمتر در انتهای لوله آزمایش تهنشین میشوند و آنها را قابل مشاهده میکنند.
کاربردهای دستگاه سانتریفیوژ آزمایشگاهی
سانتریفیوژها در آزمایشگاه های مختلف برای جداسازی مایعات یا گازها بر اساس چگالی آنها به کار میروند. سانتریفیوژها اغلب در آزمایشگاه های بالینی و تحقیقاتی برای خالص سازی سلول ها، اندامک ها، ویروس ها، پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک استفاده میشوند.
جداسازی اجزای خون کامل، نمونه ای از کاربرد دستگاه سانتریفیوژ آزمایشگاهی در محیط بالینی است. سرم یا پلاسما که میتوان از طریق سانتریفیوژ استخراج کرد، برای آزمایش های مختلف ضروری است. لخته کردن نمونه خون کامل در دمای اتاق، سرم را به دست میدهد.
سپس نمونه برای حذف لخته سانتریفیوژ میشود و مایع رویی سرم باقی میماند.
پلاسما از خون کامل ساخته شده است و برخلاف سرم، حاوی سرم به علاوه فاکتورهای انعقادی است. یک نمونه خون کامل در لوله هایی که با ضد انعقادها ترکیب شده اند تا پلاسما به دست آید، جمع آوری میشود. سلول ها با سانتریفیوژ جدا میشوند و مایع رویی پلاسما باقی میماند.
سانتریفیوژ چگونه کار میکند؟
دستگاه سانتریفیوژ آزمایشگاهی ذرات موجود در مایع را بر اساس اندازه، چگالی، ویسکوزیته و سرعت روتور جدا میکند. ذرات با چگالی بالاتر به دلیل نیروی جاذبه در محلول فرو می روند، در حالی که ذرات با چگالی کمتر شناور میشوند.
ذرات موجود در محلول با استفاده از سانتریفیوژ بر اساس تغییرات جزئی در چگالی از هم جدا میشوند. این ذرات توسط نیروی گریز از مرکز تولید شده توسط چرخش روتور به دور یک محور مرکزی، مجبور به دور شدن از محور چرخش می شوند.
اگر نیروی گریز از مرکز بر نیروهای شناوری محیط مایع و نیروی اصطکاک تولید شده توسط ذره غلبه کند، ذرات ته نشین میشوند.
قیمت سانتریفیوژ آزمایشگاهی چگونه است ؟
متغیرهای متعددی ممکن است بر هزینه دستگاه سانتریفیوژ آزمایشگاهی تأثیر بگذارند. یکی از این متغیرها، محل تولید است، چه در ایالات متحده و چه در جای دیگر. هزینه یک سانتریفیوژ آزمایشگاهی ساخت ایران اغلب کمتر از یک سانتریفیوژ وارداتی است.
هزینه واردات اقلام برای شرکت های واردکننده عموماً آنها را به طور قابل توجهی گران تر از همتایان ایرانی خود میکند. این دستگاه توسط تعداد زیادی از مشاغل در ایران تولید و وارد شده است. قیمتگذاری کالاهای این مشاغل معمولاً بر اساس کیفیت محصول تعیین میشود.
بنابراین، اگر کیفیت و دقت یک دستگاه بیشتر باشد، میتوان انتظار داشت که قیمت آن بالاتر باشد. از نظر کیفیت و قیمت، تولیدکنندگان محلی با یکدیگر رقابت میکنند و هر یک تلاش میکنند تا کالاهای خود را تبلیغ کنند.
با مقایسه هزینه، کیفیت و خدمات پس از فروش شرکت های مختلف با استفاده از متخصصان آزمایشگاهی، میتوان محصول مناسبی پیدا کرد.
خرید و فروش سانتریفیوژ آزمایشگاهی
بسیاری از مراکزی که ابزار و تجهیزات آزمایشگاهی میفروشند، سانتریفیوژهای آزمایشگاهی را نیز خرید و فروش میکنند. بسیاری از شرکتهای تولیدی و وارداتی، مراکز فروش آنلاین و وب سایت هایی راهاندازی کرده اند و کالاهای خود را در دسترس مصرفکنندگان قرار داده اند.
این وبسایت ها جزئیات کاملی در مورد دستگاه، نحوه عملکرد و قیمت آن ارائه میدهند. مصرفکنندگان با تحقیق در مورد عملکردها و مزایای دستگاه، میتوانند در مورد ویژگیهای آن اطلاعات کسب کرده و در صورت تمایل آن را خریداری کنند.
طبیعتاً دستگاه سانتریفیوژ آزمایشگاهی از تولیدکنندگان مختلف ممکن است هزینه های خرید و فروش متفاوتی داشته باشند.
از مراکزی که انواع مختلفی از تجهیزات آزمایشگاهی را میفروشند، متخصص هر آزمایشگاه در خرید چنین تجهیزاتی میتواند با ارزیابی نیازها و بودجه آزمایشگاه و در نظر گرفتن نحوه استفاده از سانتریفیوژ در آنجا، نوع مناسب سانتریفیوژ آزمایشگاهی را با قیمت منصفانه و مطابق با بودجه انتخاب کند.
نگهداری دستگاه سانتریفیوژ آزمایشگاهی
شما میتوانید دستگاه سانتریفیوژ آزمایشگاهی خود را به درستی راهاندازی کنید و با دنبال کردن چند مرحله آسان، احتمال آسیب را کاهش دهید.
- مطمئن شوید که سانتریفیوژ به درستی روغنکاری شده است. خط اصلی دفاع در برابر نشت نمونه، حلقه O است که باید قبل از نصب روتور جدید یا پس از تمیز کردن، روغنکاری شود.
- برای جلوگیری از خوردگی و اطمینان از عملکرد صحیح، تمام قطعات رزوهدار نیز باید به طور منظم تمیز و با گریس روغنکاری شوند.
- مطمئن شوید که همه نحوه استفاده صحیح از سانتریفیوژ را میدانند. این شامل اطمینان از قرارگیری صحیح سطلها در پین هایشان، متعادل بودن لوله ها در روتور، کارکرد روتورها در محدوده سرعت و حداکثر جرم محفظه مشخص شده و محافظت از روتورها در برابر خراشیدگی است.
- قطعات مهم را بررسی کنید و به دنبال نشانه هایی از سایش، مانند خراش یا آسیب شیمیایی به روتور باشید.
- به هرگونه صدا، لرزش، تقتق یا سایش توجه دقیقی داشته باشید. در صورت بروز این اتفاق، فوراً دستگاه را متوقف کنید.
آشنایی با انواع سانتریفیوژ
بسته به کاربرد مورد نظر، دستگاه سانتریفیوژ آزمایشگاهی را طراحی می کنند. در نتیجه، دستگاه ممکن است طرح های مختلفی داشته باشد. با این حال، موارد زیر مهمترین ابزارهای مورد استفاده در حال حاضر هستند.
دستگاه سانتریفیوژ Fixed angle / Angle head
این نوع از جمله پرکاربردترین سانتریفیوژهای آزمایشگاهی است. لوله های آزمایش در این سانتریفیوژ در یک زاویه خاص تنظیم میشوند و در طول چرخش با همان زاویه میچرخند. سرعت چرخش میتواند نسبتاً سریع باشد.
در بیشتر موارد، قسمت بالایی لوله آزمایش ۲۵ تا ۴۰ درجه از دستگاه فاصله دارد. رسوب موجود در این دستگاه با زاویه ای در لوله تهنشین میشود و به عنوان رسوب شل شناخته میشود.
دستگاه سانتریفیوژ Horizontal head / Swimming bucket/ Vertical
نگهدارنده های لوله در این مدل متحرک هستند و در طول فرآیند دستگاه سانتریفیوژ آزمایشگاهی، زاویه آنها از عمودی به افقی تغییر میکند. رسوب در این مورد کاملاً سخت خواهد بود؛ زیرا در انتهای لوله تشکیل میشود. FIRM نام این نوع رسوب است.
دستگاه سانتریفیوژ Ultra Centrifuge
یک ابزار آزمایشگاهی که میتوان آن را زیرمجموعهای از مدل اصلی در نظر گرفت، سانتریفیوژ فوقالعاده است. تنها تفاوت این است که سرعت چرخش در اینجا بسیار بالاتر است و گاهی به 200000 دور در دقیقه میرسد.
از دستگاه سانتریفیوژ آزمایشگاهی فوقالعاده میتوان برای جداسازی محلهای گیرنده، اتصالات سلولی و لیپوپروتئین ها و همچنین برای از بین بردن کدورت از آزمایش های اندازهگیری سرم یا الکترولیت استفاده کرد. دستگاه فوقالعاده همچنین در انواع روش های آزمایشگاهی مورد استفاده قرار میگیرد.
دسته بندی دستگاه سانتریفیوژ آزمایشگاهی
معیارهای مختلفی را میتوان برای دسته بندی دستگاه سانتریفیوژ آزمایشگاهی استفاده کرد. بر اساس نیروی شناوری، محور دوران، محور چرخش و سرعت دستگاه. مروری مختصر بر هر یک از این دسته ها در زیر ارائه شده است.
دسته بندی بر اساس سرعت دوران
بر اساس سرعت چرخش، سانتریفیوژها را میتوان به سه دسته زیر گروهبندی کرد.
- سانتریفیوژها با سرعت بالا
- سانتریفیوژها با سرعت پایین
- سانتریفیوژهایی که با سرعت بسیار بالا کار میکنند
چرخش دستگاه بین ۲۰۰۰ تا ۶۰۰۰ و در نهایت ۸۰۰۰ دور در دقیقه در دستگاه های با سرعت پایین است. جداسازی سلول های خونی و ذرات بزرگ رایجترین کاربرد این مدل است.
چرخش دستگاه ها در سیستم های فوق سریع میتواند به سرعت هایی تا تقریباً ۱۲۰ دور در دقیقه برسد. اجزای درون سلولی با استفاده از سانتریفیوژهای فوق سریع جدا میشوند. و اغلب شامل یخچال هستند. مراکز تحقیقاتی بیشترین استفاده را از این سیستم ها دارند.
دسته بندی بر اساس شناور، زاویه ثابت دستگاه و محور دوران
سپس در مورد دستگاه سانتریفیوژ آزمایشگاهی با زاویه ثابت بحث خواهیم کرد.
سانتریفیوژهای شناور
لوله ها در این نوع دستگاه جداکننده در ابتدا عمودی نسبت به زمین هستند، اما با شروع چرخش سیستم، صاف قرار میگیرند. به همین دلیل به عنوان شناور شناخته میشوند. در این مدل، ذرات معلق به انتهای لوله آزمایش میروند، جایی که در نهایت رسوب جامد تشکیل میدهند.
سانتریفیوژهای با زاویه ثابت
در این آزمایش، لوله های آزمایش با زاویه ای از 25 تا 40 درجه نسبت به زمین قرار میگیرند. هرچه رسوب ایجاد شده به انتهای لوله آزمایش نزدیک تر باشد، زاویه لوله نسبت به افق بزرگتر است. سرعت رسوبگذاری در دستگاه های زاویه ثابت بیشتر از حالت شناور است؛ زیرا سیستم برای چرخش با سرعت بیشتر طراحی شده است.
سانتریفیوژهای محوری
برخلاف دستگاه های سنتی، چرخش در این روش به صورت عمودی انجام میشود. آزمایش های بالینی از مدل های محوری استفاده میکنند. این مدل ذرات معلق، که اغلب سلول های خونی هستند، را با حرکت دادن آنها به لبه های لوله آزمایش جدا میکند.
این دستگاه ها در کمتر از 70 ثانیه جداسازی را با سرعت بالایی انجام میدهند.
مقایسه دستگاه های سانتریفیوژی
نیروی گریز از مرکز نسبی یا RCF برای مقایسه دستگاههای سانتریفیوژ مختلف استفاده میشود. ظرفیت دستگاه برای جداسازی ذرات با RCF نشان داده میشود. از آنجایی که شعاع چرخش در طول لوله آزمایش در طول چرخش متفاوت است؛ این مقدار برای نواحی پایین تر لوله بیشتر از نواحی بالاتر است.
سه روش اصلی برای انجام روش جداسازی وجود دارد.
- رسوب زنی تمایزی
- بر اساس سرعت منطقه ای
- رسوب دهی ایزوپیکنیک
تمام ذرات در طول رسوبگذاری افتراقی به طور یکنواخت در سراسر محلول پراکنده میشوند. علاوه بر این، جداسازی بر اساس جرم ذرات در طول چرخش انجام میشود. مقدار جداسازی مواد در تکنیک رسوبگذاری سرعت منطقهای با سرعت نسبی بخش های مختلف لوله آزمایش تعیین میشود.
روش ایزوپیکنیک ذرات را بر اساس چگالی ترکیبات موجود در مخلوط جدا میکند.
نحوه محاسبات در دستگاه های سانتریفیوژ
نیروی وارد بر دستگاه سانتریفیوژ آزمایشگاهی و شعاع آن هر دو مستقیماً با نیروی وارد آمده مرتبط هستند. نیروی سانتریفیوژ نسبی (RCF) برای ارزیابی مکانیسم اساسی سانتریفیوژ استفاده میشود. اگر دو دستگاه مختلف با دو شعاع مختلف داشته باشیم و بخواهیم آنها را با نسبت مساوی با نیروی گریز از مرکز به کار گیریم، باید نیروی بیشتری در دستگاه با شعاع کوچکتر اعمال شود.
به عبارت دیگر، برای دستیابی به عملکرد مشابه سانتریفیوژ با شعاع بزرگتر و تعداد چرخش کمتر، تعداد چرخش ها باید بیشتر باشد. علاوه بر این، این فرمول به ما این امکان را میدهد که استنباط کنیم ذرات در سانتریفیوژی که شعاع بزرگتری دارد، سریعتر تهنشین میشوند.
بنابراین، دستگاه سانتریفیوژ آزمایشگاهی با استفاده از نیروی گریز از مرکز برای چرخش حول یک محور فرضی که حرکت نمیکند، عمل میکند. مخلوط های مایع یا گازی را میتوان با استفاده از عمل سانتریفیوژ از هم جدا کرد.
نکات ایمنی دستگاه های سانتریفیوژ
هنگام استفاده از دستگاه، باید برخی نکات ایمنی را در نظر گرفت. در اینجا به چند مورد از آنها اشاره میکنیم.
- هرگز از سیستمی که درب آن باز است استفاده نکنید.
- سرعت دستگاه باید متناسب با کار تنظیم شود و نباید بیشتر از حد لازم باشد.
- دستگاه باید خاموش شود و در صورت شنیدن هرگونه صدای عجیب و غریب از آن، تعادل دستگاه و روتور آن بررسی شود.
- قبل از استفاده از هرگونه تجهیزات دارای قفل خودکار، مطمئن شوید که قفل آن شکسته نشده است.
- قبل از استفاده از لوله های آزمایش، اطمینان حاصل کنید که آنها در وضعیت خوبی هستند.
سخن پایانی
در آزمایشگاه های پزشکی، تحقیقاتی و صنعتی، دستگاه سانتریفیوژ آزمایشگاهی ابزارهای ضروری برای جداسازی کارآمد اجزای مختلف نمونه، مانند سلولها، پروتئین ها و مایعات بدن هستند. عملکرد این دستگاه بر اساس مفهوم نیروی گریز از مرکز است و دقت، سرعت و کارایی روش های آزمایشگاهی را افزایش میدهد.
سانتریفیوژها در طیف وسیعی از مدل ها و ظرفیت ها برای برآورده کردن نیازهای مختلف آزمایشگاهی، بسته به نوع کاربرد، عرضه میشوند.