سانتریفیوژ، هر آنچه باید درباره آن بدانید

سانتریفیوژ آزمایشگاهی دستگاهی از تجهیزات آزمایشگاهی است که توسط یک موتور هدایت می‌شود و نمونه‌های مایع را با سرعت بالا می چرخاند. بسته به اندازه و ظرفیت نمونه، انواع مختلفی از سانتریفیوژها وجود دارد. مانند سایر سانتریفیوژها، سانتریفیوژهای آزمایشگاهی بر اساس اصل ته نشینی کار می کنند، جایی که از شتاب گریز از مرکز برای جداسازی مواد با چگالی بیشتر و کمتر استفاده می‌شود.

سانتریفیوژ وسیله‌ای است برای جداسازی دو یا چند ماده از یکدیگر با استفاده از نیروی گریز از مرکز. نیروی گریز از مرکز تمایل جسمی است که در اطراف یک نقطه مرکزی حرکت می‌کند تا به حرکت خطی ادامه دهد و از آن نقطه مرکزی دور شود.

از سانتریفیوژ می‌توان برای جدا کردن مواد از یکدیگر استفاده کرد زیرا مواد با جرم های مختلف در هنگام حرکت با سرعت یکسان و در فاصله یکسان از مرکز مشترک، نیروهای گریز از مرکز متفاوتی را تجربه می‌کنند. به عنوان مثال، اگر دو توپ با جرم متفاوت به طناب‌ها متصل شوند و با سرعت یکسان به دور یک نقطه مشترک بچرخند، توپ با جرم بیشتر نیروی گریز از مرکز بیشتری را تجربه خواهد کرد. اگر دو طناب به طور همزمان بریده شوند، توپ سنگین تر از مرکز مشترک HBJ دورتر از توپ سبک تر پرواز می کند. سانتریفیوژها را می‌توان وسیله‌ای برای افزایش اثرات کشش گرانشی زمین در نظر گرفت. به عنوان مثال، اگر یک قاشق خاک رس را به شدت با یک فنجان آب مخلوط کنید و سپس اجازه دهید برای مدتی بماند، خاک رس در نهایت ته نشین می‌شود زیرا کشش گرانشی بیشتری را نسبت به آب تجربه می‌کند. با این حال، اگر همان مخلوط خاک رس و آب سانتریفیوژ شود، جداسازی بسیار سریعتر انجام می‌شود.

انواع مختلفی از سانتریفیوژهای آزمایشگاهی وجود دارد:

میکروسانتریفیوژ ها

(دستگاه‌هایی برای لوله‌های کوچک از 0.2 میلی‌لیتر تا 2.0 میلی‌لیتر (میکرو تیوب)، تا 96 صفحه چاه‌دار، طراحی فشرده، ردپای کوچک؛ تا 30000 گرم)

سانتریفیوژهای بالینی

(دستگاه های با سرعت متوسط که برای کاربردهای بالینی مانند لوله های جمع آوری خون استفاده می شوند)

سانتریفیوژهای چند منظوره با سرعت بالا

(دستگاه‌هایی برای طیف وسیعی از اندازه‌های لوله، تنوع بالا، ردپای بزرگ)

اولتراسانتریفیوژها

(مدل های تحلیلی و آماده سازی)

به دلیل گرمای تولید شده توسط اصطکاک هوا (حتی در اولتراسانتریفیوژها که روتور در خلاء خوبی کار می کند)، و نیاز مکرر به نگهداری نمونه ها در دمای معین، بسیاری از انواع سانتریفیوژهای آزمایشگاهی در یخچال نگهداری می شوند و دما تنظیم می شوند.

سانتریفیوژ

از سانتریفیوژ برای جداسازی ذرات یا ماکرومولکول‌هایی از قبیل موارد زیر استفاده می‌شود:

-سلول‌ها

– اجزای زیر سلولی

– پروتئین‌ها

– اسیدهای نوکلئیک

اساس جداسازی

– اندازه

– شکل

روش‌شناسی چگالی

از اختلاف چگالی بین ذرات/درشت مولکول‌ها و محیطی که در آن پراکنده شده‌اند استفاده می‌کند. سیستم‌های پراکنده در معرض میدان‌های گرانشی القا شده مصنوعی قرار می‌گیرند

اصول سانتریفیوژ

سانتریفیوژ وسیله ای برای جداسازی ذرات از محلول بر اساس اندازه، شکل، چگالی، ویسکوزیته محیط و سرعت روتور است. در یک محلول، ذراتی که چگالی آنها بیشتر از چگالی حلال (رسوب) است و ذرات سبک تر از آن به سمت بالا شناور می شوند. هرچه اختلاف چگالی بیشتر باشد، سریعتر حرکت می کنند. اگر تفاوتی در چگالی وجود نداشته باشد (شرایط ایزوپیکنیک)، ذرات ثابت می مانند. برای استفاده از تفاوت‌های کوچک در چگالی برای جداسازی ذرات مختلف در یک محلول، گرانش را می‌توان با «نیروی گریز از مرکز» بسیار قوی‌تر ارائه‌شده توسط سانتریفیوژ جایگزین کرد.

روتورهای سانتریفیوژ

روتور زاویه ثابت:

ذرات ته نشین شده فقط مسافت کوتاهی را قبل از فشرده شدن در کف نمونه دارند. زمان اجرا کوتاه تر بوده و پرکاربردترین نوع روتور می‌باشد.

روتور سطل چرخان:

مسافت طولانی‌تری برای حرکت ذرات ممکن است امکان جداسازی بهتر را فراهم کند، مانند سانتریفیوژ با گرادیان چگالی. خارج کردن مایع رویی بدون ایجاد مزاحمت در ذرات فشرده شده در کف نمونه آسان تر است.

مراقبت و نگهداری از سانتریفیوژها

تنش مکانیکی

همیشه اطمینان حاصل کنید که نمونه‌ها قبل از حرکت به طور یکنواخت متعادل هستند. “همیشه حداکثر سرعت و رتبه بندی چگالی نمونه اعلام شده توسط شرکت سازنده را رعایت کنید. «هنگام سانتریفیوژ محلول‌های با چگالی بالا، آداپتورهای پلاستیکی یا لوله‌های استیل ضد زنگ، همیشه کاهش سرعت اصولی دستگاه را رعایت کنید.

بسیاری از روتورها از تیتانیوم یا آلیاژ آلومینیوم ساخته شده‌اند که به دلیل خواص مکانیکی مفیدشان انتخاب شده اند. در حالی که آلیاژهای تیتانیوم کاملاً در برابر خوردگی مقاوم هستند، آلیاژهای آلومینیوم اینگونه نیستند. هنگامی که خوردگی رخ می دهد، فلز ضعیف می شود و کمتر قادر به تحمل تنش ناشی از نیروی گریز از مرکز در طول عملیات دوران است. ترکیب تنش و خوردگی باعث می شود روتور سریعتر و در سطوح تنش کمتری نسبت به روتورهای خورده نشده از کار بیفتد.