تعریف سانتریفیوژ آزمایشگاهی

سانتریفیوژ آزمایشگاهی، یکی از ابزارات آزمایشگاه تشخیص طبی می باشد که با استفاده از نیروی موتور خود، نمونه مایع را با سرعت بسیار زیادی می چرخاند. قیمت سکوبندی ازمایشگاهی بسته به اندازه و نیز ظرفیت نمونه سانتریفیوژهای مختلفی در بازار وجود دارد. همانند تمام سانتریفیوژ‌ها، سانتریفیوژهای پزشکی که از طریق اصل رسوبی مواد در سرعت بالا کار خواهند کرد که در آن شتاب جاذبه‌ای مرکزی، سبب جدا شدن مواد به دو نوع ناحیه کم و همچنین پر تراکم خواهد شد.

نحوه عملکرد سانتریفیوژ آزمایشگاهی

افزایش نیروی گرانشی به صورت موثری باعث جمع شدن نمونه به حالت سریع و نیز کامل تری در زیر تیوب خواهد شد و نیز مایع باقی مانده در بالای تیوب را سوپرناتانت یاsupernate نام گذاری کرده اند.

بعد از اینکه حالت فوق ایجاد می شود با استفاده از پیپت پاستور ، مایع روی را مکش خواهند کرد به طوری که این مکش، هیچ گونه اختلالی در رسوب بوجود نیاورد به عبارت دیگر تنها مایع بالایی کشیده می شود و رسوب باقی می ماند. سرعت سانتریفیوژ‌ها با در نظر گرفتن مقدار انرژی گریز از مرکز که به نمونه وارد خواهد شد اندازه گیری می گردد و معمولا با واحد دور در دقیقه، محاسبه می شود.

سرعت رسوب ذرات در سانتریفیوژها بستگی به اندازه و همچنین شکل ذرات، شتاب سانتریفیوژها، کسر حجم مواد جامد در آن، اختلاف چگالی ذره ها با مایع و ویسکوزیته بستگی خواهد داشت.

انواع سانتریفیوژهای آزمایشگاهی

انواع مختلفی از سانتریفیوژ‌ها طراحی و تولید شده است که در زیر به آنها اشاره می کنیم.

1. سانتریفیوژهای افتراقی
   اغلب برای جدا کردن ارگان خاصی از مجموعه سلول‌ها و همچنین برای بررسی قسمت خاصی از سلولهای بدن از آن استفاده می شود.
2. سانتریفیوژهای ایزوپیکنیک
   اغلب برای جدا کردن نوکلوئیک اسید‌ها مانند DNA از آن استفاده می شود.
3. سانتریفیوژهای گرادیان ساکاروز
   اغلب برای تخلیص ویروس‌های انولوپ دار و همچنین ریبوزوم‌ها از آن استفاده می شود. همچنین برای جدا کردن ارگان خاصی از عصاره سلولی خام از این نوع سانتریفیوژ استفاده خواهیم کرد.
4. میکرو سانتریفیوژها
   دستگاهایی می باشند که جهت کار در حجم بین ( 0.2 تا 2.0 میلی لیتر ) حداکثر ۹۶ لوله را می‌توانند پشتیبانی نماید و حداکثر ۳۰۰۰۰ گرم وزن نیز خواهند داشت.
5. سانتریفیوژ بالینی یا کلینیکی
   دستگاهی می باشد که برای کاربردهای بالینی همانند لوله‌های انتقال خون استفاده می شود و دارای سرعت کمتری نیز می باشند.
6. سانتریفیوژهای چند منظوره بصورت رومیزی
   دستگاهی برای کار با تیوب‌های بزرگ و همچنین دارای تنوع بسیار زیادی نیز می باشد.
7. ‌سانتریفیوژهای STAND ALONE
8. دستگاههای سنگین همانند یولترا سانتریفیوژ
   اغلب سانتریفیوژها دارای سیستم خنک کننده هستند و یا بدون سیستم خنک کننده می باشند.
   شرکت‌های مختلفی با برند‌های متنوعی انواع سانتریفیوژ‌ها را تولید و به بازار عرضه می کنند که از مهم‌ترین آنها می‌توان به Eppendorf، Thermo-Heraeus، Thermo-Sorvall، Hettich، Beckmann-Coulter یا Sigma اشاره نمود.
9. میکروسانتریفیوژهای آزمایشگاهی توجه به میکرو سانتریفیوژ‌، در سال ۱۹۶۲ میلادی، توسط شرکت آلمانی «Netheler & Hinz Medizintechnik» ( که امروزه با نام eppendorf معروف می باشد ) ایجاد شد و این شرکت سیستم میکرولیتری را جهت اهداف آزمایشگاهی قرار داد. از تیوب‌های پلاستیکی میکرو و همچنین میکرو سانتریفیوژ‌ها (مدل ۳۲۰۰) در آزمایشگاه‌ها برای تجزیه و نیز تحلیل در مقیاس میکرولیتر  استفاده فراوانی می شود. میکرو سانتریفیوژ‌های اولیه دارای یک دستگیره برای کنترل زمان و نیز فضا برای ۱۲ میکروتیوب می باشد که در یک زاویه ثابت چرخیده، ولی فناوری‌های پیشرفته امروزی از قبیل خنک کننده، برنامه ریزی، تشخیص عدم تعادل بصورت خودکار، کاستن سر و صدا، تغییر انواع سیستم‌های رو‌تر و…  پیشرفت‌های بسیار زیادی در این زمینه ایجاد کرده است. سیستم میکرولیتر، نقطه شروعی جهت طیف گسترده‌ای از ابزارها برای آزمایشگاه مولکولی می باشد که توسط بسیاری از شرکت‌های زیست فناوری توسعه پیدا کرده است.

طراحی سانتریفیوژهای آزمایشگاهی

سانتریفیوژ آزمایشگاهی در علم شیمی، زیست‌شناسی و همچنین بیوشیمی جهت جداسازی مواد جامد از مایع در یک سوسپانسیون بکار گرفته می شود. مواد جامد نیز می‌تواند ترکیبات غیر محلول، بیومولکول‌ها، ارگان‌های سلولی و یا سلول کامل در نظر گرفته شود. سانتریفیوژ‌ها از نظر سرعت و همچنین ظرفیت بسیار متنوع می باشند. سانتریفیوژ‌ها معمولا روتوری دارند که در آن ۲، ۴، ۶ و یا چاه‌های بسیار زیاد می باشد که در آن‌ها لوله‌های آزمایش قرار خواهند گرفت.

زمانی که یک سوسپانسیون در یک دستگاه سانتریفیوژ قرار گرفته شود، مواد جامد در ته لوله آزمایش ته نشین شده و  ایجاد یک دیواره مخلوطی خواهد شد. این دیواره باعث جداسازی مایع روی یا همان سوپرناتانت به راحتی از سوسپانسیون شود.

میکروتیوب‌ سانتریفیوژ (Centrifuge tubes)

این تیوب‌ها دارای اندازه کوچکی می باشند و به آنهاMicrocentrifuge tubes و یا microfuge tubes گفته می شود ، اینها که ظروف پلاستکی استوانه شکل و دارای ته مخروطی و درپوش می باشند به طور معمولی در آزمایشگاه مورد استفاده قرار خواهند گرفت.

از این لوله‌ها در آزمایشگاه بیوشیمی و نیز بیولوژی مولکولی  به منظور سانتریفیوژ و یا ذخیره  مقدار کمی از مایع استفاده می شود. این تیوب‌ها ارزان و یک بار مصرف می باشند. بسیاری از شیمیدان‌ها و بیولوژیست‌ها، این  ویال‌ها را به جای ویال‌های شیشیه‌ای مورد استفاده قرار می دهند. این روش وقتی که مقدار کمتری از یک ماده در تیوب باشد و یا زمانی که مقدار کمتری از یک مایع را اضافه می نماییم، مفید قرار می گیرد، چون میکروسانتریفیوژ‌ها بعد از پیپت کردن و یا مخلوط نمودن می‌توانند قطرات را در ته لوله جمع آوری نماید.

ساختار پلی پروپیلینی این میکروسانتریفیوژها باعث می‌شود که آنها را دماهای بشدت پایین  (80- سانتی گراد دمای نیتروژن مایع) و یا با حلال‌های آلی همانند کلروفروم  مورد استفاده قرار داد. تیوب‌ها در اندازه‌های مختلفی در بازار وجود دارند ، ولی به طور عمومی در رنج  ۲۵۰ μL تا  ۲. ۰ mL می باشند.

 بیشترین اندازه مورد استفاده ۱.۵ mL خواهد بود، که می‌توان آنها را براحتی ضد عفونی کرد (فشار یک اتمسفر 120- درجه سانتی گراد و به مدت زمان ۲۰ دقیقه)  و در کارهایی که در آنها اولویت با خلوص نمونه می باشد مانند کارهای مربوط به DNA و همچنین میکروب‌ها به طور وسیع مورد استفاده قرار خواهند گرفت.

با توجه به ارزش پایین و همچنین مشکلات تمیز نمودن پلاستیک، بعد از کار کردن با این تیوب‌ها آن‌ها را دور خواهند ریخت و مجدد استفاده نمی شوند.

نکات ایمنی سانتریفیوژ آزمایشگاهی

بعد از بارگیری و همچنین لود سانتریفیوژ باید از تعادل روتور اطمینان پیدا کنید. کمترین میزان در حجم دو طرف، در سرعت‌های بالا توانایی این را دارد که نیروی غیر تعادلی بسیار زیادی را ایجاد نماید. این نیروی عدم توازن در سرعت‌های بالای روتور باعث صدمه به دستگاه و همچنین صدمه جانی شدیدی را ایجاد می کند.

بازهم یادآوری خواهیم کرد که برخی از دستگاه‌ها دارای کنترل توازن می باشند که برنامه کنترل کننده در صورت عدم تعادل در روتور، باعث جلوگیری از کار سانتریفیوژ خواهد شد.

قبل از استفاده از این دستگاه، روتور و چاهک‌ها را بررسی نمایید. در حین حرکت روتور دستگاه به هیچ وجه نباید لمس گردد چون چرخش روتور می‌تواند باعث آسیبهای جدی‌ شده و خطرناک می باشد.

اگر قصد دارید نمونه خطرناکی (بیوهزارد) را  سانتریفیوژ کنید برای جلوگیری از خروج ذرات ائورسل و همچنین ایجاد مشکلات بعدی ، بر روی درب دستگاه واشر مخصوص بگذارید. بعد از سانتریفیوژ با روشن کردن هود ذرات ائورسل هم اگر تولید شده باشد حذف خواهند شد.

https://hakimazma.com/%d8%af%d8%b3%d8%aa%da%af%d8%a7%d9%87/%d8%a7%d8%aa%d9%88%da%a9%d9%84%d8%a7%d9%88/

بررسی ویژگی های مهم در این سانتریفیوژ آزمایشگاهی

میزان کیفیت جداسازی مواد مختلف از یکدیگر در این وسیله آزمایشگاهی به عوامل مختلفی بستگی دارد. شدت سرعت دستگاه و در آخر شکل و اندازه ذرات موجود در ماده مورد آزمایش بخشی از این عوامل خواهند بود. به طور معمول در این دستگاه ها سنسورهایی تعریف می شوند. که این سنسور در صورت وجود خطا در فرآیند سانتریفیوژ نمودن مواد کاربر را از این اتفاق آگاه خواهد کرد. این دستگاه نیز دارای ساختاری خاص است و به طور معمول در حین انجام کار هیچ گونه صدایی را خود تولید نمی نماید.