دستگاه سانتریفیوژ آزمایشگاهی چیست؟

سانتریفیوژ  (Centrifugation)تکنیکی است که برای جداسازی ذرات از محلول با توجه به اندازه ، شکل ، چگالی ، ویسکوزیته محیط و سرعت روتور مورد استفاده قرار می گیرد.

ذرات در یک محیط مایع معلق شده و در یک لوله سانتریفیوژ قرار می گیرند . سپس لوله در یک روتور قرار می گیرد و با سرعت مشخص چرخانده می شود.

جداسازی از طریق رسوب می تواند به طور طبیعی با گرانش زمین انجام شود ، با این حال ، این سن طولانی می شود. سانتریفیوژ باعث می شود روند طبیعی بسیار سریعتر انجام شود.

چرخش روتور در مورد یک محور مرکزی باعث ایجاد نیروی گریز از مرکز بر روی ذرات موجود در سیستم تعلیق می شود.

طریقه کار با سانتریفیوژ آزمایشگاهی

این دستگاه به این صورت کار می کند که با قرار دادن نمونه در داخل لوله سانتریفیوژ ، دستگاه بلافاصله شروع به چرخش و حرکت نمونه به بیرون می کند و این کار تا زمان قرار دادن نمونه به صورت افقی ادامه می یابد. در این حالت ، نیروی گریز از مرکز سعی می کند محلول را حرکت داده و به سمت مرکز سانتریفیوژ حرکت دهد ، این امر باعث جدا شدن ذرات بزرگتر از محلول می شود و اگر دستگاه را متوقف کنید ، ذرات بزرگتر همچنان از محلول  جدا می شوند. 

به همین دلیل ، سانتریفیوژهای آزمایشگاهی امروزه به طور گسترده ای در آزمایشگاههای تحقیقاتی ، بیولوژیکی ، شیمیایی ، بیولوژیکی ، پزشکی و دارویی و همچنین در صنایع داروسازی ، نوشیدنی و پلیمر مورد استفاده قرار می گیرند.

چه عواملی بر دستگاه سانتریفیوژ آزمایشگاهی تأثیر دارند:

• تراکم هر دو نمونه و محلول
• دما / گرانروی
• فاصله جابجایی ذرات
• سرعت دوران

سانتریفیوژ دستگاهی است که ذرات جدا از یک راه حل از طریق استفاده از یک روتور است. در زیست شناسی ، این ذرات معمولاً سلول ها ، اندامک های زیر سلول یا مولکول های بزرگی هستند که از همه آنها در اینجا ذرات یاد می شود.

روش های سانتریفیوژ دو نوع است : یکی مقدماتی است ، هدف آن جداسازی ذرات خاص است و دیگری تحلیلی است که شامل اندازه گیری خصوصیات فیزیکی ذرات رسوب آور است.

همانطور که یک روتور در سانتریفیوژ می چرخد ، یک نیروی گریز از مرکز به هر ذره در نمونه وارد می شود. سپس ذره با سرعتی متناسب با نیروی گریز از مرکز وارد شده به آن رسوب می کند. ویسکوزیته محلول نمونه و خصوصیات فیزیکی ذرات نیز بر میزان رسوب هر ذره تأثیر می گذارد.

در یک نیروی گریز از مرکز ثابت و گرانروی مایع ، میزان رسوب یک ذره متناسب با اندازه آن (وزن مولکولی) و تفاوت بین چگالی ذره و چگالی محلول است.

اصل رسوب گذاری

در یک محلول ، ذراتی که چگالی آنها از غرق شدن حلال (رسوب) بیشتر است و ذراتی که سبک تر از آن هستند به سمت بالا شناور می شوند. هرچه اختلاف چگالی بیشتر باشد ، سرعت حرکت آنها سریعتر است . اگر تفاوتی در چگالی (شرایط ایزوپیکنیک) وجود نداشته باشد ، ذرات ثابت می مانند.	برای بهره گیری از اختلافات ریز چگالی حتی برای جداسازی ذرات مختلف در یک محلول ، می توان گرانش را با ” نیروی گریز از مرکز ” بسیار قدرتمندتری که توسط سانتریفیوژ تهیه شده جایگزین کرد .

انواع دستگاه سانتریفیوژ آزمایشگاهی

دستگاه سانتریفیوژ نفتی یا همان دستگاه اندازه گیری و جداسازی آب و رسوبات از روغن و مواد نفتی در دمای بالا  جهت اندازه گیری آب و رسوبات روغن و مواد نفتی در دمای بالا استفاده می شود. دستگاه سانتریفیوژ نفتی مطابق با استانداردASTM D4007 می باشد .

سانتریفیوژ های یخچال دار

یک نوع سانتریفیوژ آزمایشگاهی که برای نمونه های حساس به دما استفاده می شود سانتریفیوژ یخچالی است که می تواند دمای ثابت را حفظ کند. این نوع سانتریفیوژ در اندازه ها و اندازه های مختلف و همچنین ظرفیت های مختلف تولید و عرضه می شود.
دارای سیستم خنک کننده برای محافظت و جلوگیری از آسیب دیدن نمونه (زیرا دستگاه در حین کار و چرخش گرمای زیادی تولید می کند که ماهیت نمونه را تغییر می دهد).
سرعت بالا (30000 دور در دقیقه)
محدوده دما بین 20 تا 40 درجه سانتیگراد است (تجهیزات در این محدوده دما برای انجام و تجزیه و تحلیل آنتی بادی ها ، DAN ، RNA و PCR مناسب است).
با تنظیمات روتور شناور (زاویه ثابت یا نوسان)
لازم به ذکر است که امروزه میکرو سانتریفیوژ یخچال دار نیز برای نمونه های حجم کم (کمتر از 2 میلی لیتر) طراحی شده و به کاربران فروخته می شود.

سانتریفیوژهای کوچک رومیزی

عمدتا برای مقدار زیادی از مواد مورد استفاده در بازار که به سرعت مانند سلولهای مخمر ، گلبول های قرمز و غیره رسوب می کند ، ظرفیت حداکثر را در یک رد پای جمع و جور ارائه می دهند ، تنظیمات چند آزمایشگاهی را با انعطاف پذیری برای انطباق با نیازهای بالینی و تحقیقاتی در حال تکامل ، فراهم می کنند:

• کاربردهای تحقیقاتی : زیست شناسی سلولی ، میکروبیولوژی ، ژنومیک / زیست شناسی مولکولی ، پروتئومیکس ، بیوشیمی ، مطالعات دارویی.
• کاربردهای بالینی : شیمی بالینی ، میکروبیولوژی بالینی ، خون شناسی ، ایمنی شناسی ، مطالعات بالینی.

سانتریفیوژهای عمومی

سانتریفیوژهای با ظرفیت بزرگ

سانتریفیوژهای با ظرفیت بزرگ ما برای ترکیب عملکرد قابل اعتماد و سهولت استفاده با عملکرد پیشرفته طراحی شده اند و جداسازی های قابل تکرار را برای برنامه های با راندمان بالا مانند بانکداری خون و پردازش بیولوژیک فراهم می کنند.

سانتریفیوژهای فوق سریع

ترکیبی از فناوری پیشرفته ، عملکرد با سرعت بالا و ظرفیت های چند منظوره روتور ، به شما امکان می دهد بهره وری را با نرخ شتاب قابل توجه به حداکثر برسانید .

به شما این امکان را می دهد که میکروارگانیسم ها ، بقایای سلولی ، اندامک های بزرگ سلولی و پروتئین های رسوبی را جمع آوری کنید.

عملکرد روتور دستگاه سانتریفیوژ آزمایشگاهی

روتورهای سانتریفیوژ در سه دسته قرار می گیرند : روتورهای سطل در حال چرخش ، روتورهای زاویه ثابت و روتورهای عمودی. هر دسته برای پرداختن به سه عامل اصلی طراحی شده است:

1) نوع سانتریفیوژ (دیفرانسیل ، نرخ منطقه ای یا ایزوپیکنیک) ،

2) سرعت ،

3) محدوده حجم

از بین این دسته ها ، روتورهای زاویه ثابت و سطل در حال چرخش متداول ترین سبک برای کاربردهای سانتریفیوژ با کف ، سرعت پایین و سرعت بالا هستند. از روتورهای عمودی در درجه اول در سانتریفوژ فوق العاده استفاده می شود

روتورهای سطل در حال چرخش

روتورهای سطل چرخشی برای جداسازی نمونه های با حجم زیاد (تا 12 لیتر) در سرعت های پایین ایده آل هستند.

یک سیستم روتور سطل چرخشی از سه قسمت تشکیل شده است:

1) بدنه روتور به درایو سانتریفیوژ متصل می شود و دارای چهار یا شش بازو برای پشتیبانی از سطل ها است ،

2) سطل ها بر روی بازوهای بدن روتور قرار می گیرند ،

3) از گیره های چوبی برای نگه داشتن سطل ها در جای خود استفاده می شود.

لوازم جانبی اضافی را می توان در صورت لزوم برای تنظیم روتور برای یک برنامه خاص یا قالب نمونه اضافه کرد. به عنوان مثال ، روتورهای با حجم زیاد اغلب طیف گسترده ای از آداپتورها (درج پلاستیک) را ارائه می دهند که می توانند درون سطل ها قرار بگیرند تا اندازه لوله مورد نظر را حفظ کنند. سطل های خاصی درب های آب بندی را ارائه می دهند که برای نمونه های بالقوه خطرناک ، کنترل بیولوژیکی فراهم می کند.

این نوع سانتریفیوژ به لوله های قرار داده شده درکاپ های روتور اجازه می دهد تا هنگام حرکت روتور یک صفحه افقی و در حالت استراحت یک موقعیت عمودی داشته باشند. در حین سانتریفیوژ ذرات در یک زاویه راست نسبت به شافت سانتریفیوژ به طور یکنواخت و دائمی در امتداد لوله حرکت می کنند . بنابراین رسوب به طور یکنواخت در پایین لوله توزیع می شود و با توقف روتور و مایع در بالای آن در آنجا باقی می ماند. این مایع می تواند دفع شود و می توان مایع و رسوب را برای تجزیه و تحلیل از هم جدا کرد. روتور در حال چرخش مقاومت قابل توجهی در برابر چرخش دارد و به دلیل اصطکاک هوا گرما تولید می کند.

روتورهای زاویه دار ثابت

روتورهای با زاویه ثابت در همه جا روتورهایی هستند که در سانتریفیوژ استفاده می شوند.

اکثر آنها برای کاربردهای اساسی گندله سازی (جداسازی دیفرانسیل) ، یا برای ذرات گلوله از سوسپانسیون و دور انداختن بقایای اضافی استفاده می شود.

حفره های موجود در این روتورها از 0.2 میلی لیتر تا 1 لیتر با سرعت متغیر از تک رقمی تا 1.000.000 × گرم (نیروی گریز از مرکز نسبی ، RCF) متغیر است.

دو عامل تعیین کننده نوع روتور با زاویه ثابت است:

1) نیروی گرم مورد نظر (RCF) ،  

2) حجم دلخواه .

به طور کلی ، اندازه روتور با توانایی حداکثر سرعت آن معکوس است (یعنی هرچه روتور بزرگتر باشد ، حداکثر سرعت پایین تر است). خصوصیات مهم در هنگام انتخاب یک روتور ثابت زاویه عامل K، که نشان می دهد بهره وری پلت روتور در سرعت بالا، با در نظر گرفتن است حداکثر و حداقل شعاع (pathlength) حفره روتور . ضریب K کم نشان دهنده کارایی بالاتر گلوله زدن است. بنابراین ، فاکتور K می تواند یک معیار مفید برای مقایسه سرعت ذرات در طیف وسیعی از روتورها باشد.

در اینجا لوله ها در یک موقعیت ثابت و در زاویه 250 تا 400 تا محور عمودی چرخش نگه داشته می شوند. پس از سانتریفیوژ ، ذرات به صورت افقی به بیرون رانده می شوند ، اما به طرف لوله برخورد می کنند به طوری که رسوب در کنار و پایین لوله قرار می گیرد و سطح رسوب موازی با شاخه سانتریفیوژ است . همانطور که روتور کند یا متوقف می شود ، گرانش باعث می شود تا رسوب به پایین لوله بلغزد ، معمولاً گلوله ای با بسته بندی ضعیف تشکیل می شود.

روتورهای لوله عمودی

آنها به عنوان روتورهای زاویه ثابت با زاویه صفر در نظر گرفته می شوند که در آنها لوله ها همیشه در بدنه روتورها به صورت عمودی قرار می گیرند.

روتورهای عمودی کاملاً تخصصی هستند – بیشترین کاربرد آنها در هنگام سانتریفوژ فوق العاده برای جداسازی های ایزوپیکنیک ، به ویژه برای باندینگ DNA در کلرید سزیم است. در این نوع جداسازی ، محدوده چگالی محلول حاوی همان چگالی ذره مورد نظر است. بنابراین ذرات در این قسمت از شیب قرار می گیرند. جداسازی های ایزوپیکنیک به طول مسیر شیب بستگی ندارند بلکه به زمان اجرا بستگی دارند که باید جهت ذرات در موقعیت مناسب درون شیب کافی باشد.

روتورهای عمودی دارای فاکتورهای K بسیار کمی هستند (به طور معمول در محدوده 5-25) ، این نشان می دهد که ذرات باید فقط یک فاصله کوتاه تا گلوله را طی کنند (یا در این حالت یک باند تشکیل می دهند) بنابراین زمان اجرا به حداقل می رسد. هنگامی که مشخص شد یک روتور عمودی برای برنامه کاربر نهایی مناسب است ، حجم و سرعت به عوامل تعیین کننده ای برای استفاده از روتور تبدیل می شوند .

این دستگاه در آزمایشگاه روغن و گریس ، نفت و گاز و آزمایشگاه پتروشیمی و آزمایشگاه پالایشگاهها و آزمایشگاههای استاندارد و آزمایشگاه تحقیقاتی مورد استفاده قرار میگیرد.

نکات ایمنی کار با سانتریفیوژ آزمایشگاهی

• برای جلوگیری از خطر و مشکلات احتمالی ، هنگام کار با سانتریفیوژ باید به نکات زیر توجه کرد.
• مراقب باشید از دستگاه موقع باز بودن درب آن استفاده نکنید و اگر در سانتریفیوژ باز است آن را روشن کنید. همچنین ، مراقب باشید بعد از اتمام کار دستگاه را باز نکنید. (2 تا 3 دقیقه صبر کنید.)
• لازم است متخصصان سرعت دستگاه را با توجه به نمونه مورد نظر خود تنظیم کنند.
• در صورت شنیدن صداهایی از سانتریفیوژ آزمایشگاهی ، دستگاه را بلافاصله خاموش کرده و روتور و تعادل دستگاه را بررسی کنید.
• اگر سانتریفیوژ دارای قفل خودکار است ، قبل از استفاده از سالم بودن آن اطمینان حاصل کنید.
• برای بیرون راندن نمونه ها ، یکپارچگی لوله ها را بررسی کرده و از درپوش لوله استفاده کنید.
• بعد از هر بار استفاده دستگاه را تمیز کنید.
• قسمتهای مختلف سانتریفیوژ آزمایشگاهی مانند برس را هر 3 ماه یا در صورت لزوم تعویض کنید.

شرکت دانشور شیمی واردکننده تجهیزات آزمایشگاه نفت و گاز و لوازم آزمایشگاهی نفت و گاز ، تجهیزات آزمایشگاه روغن و گریس ، لوازم آزمایشگاه روغن و گریس و مواد شیمیایی مربوطه می باشد . همچنین شرکت دانشور شیمی قابلیت تامین قطعات یدکی تجهیزات ازمایشگاهی و دستگاههای آزمایشگاهی خریداری شده توسط مراکز که دچار مشکل گردیده اند را دارا می باشد.