سانتریفیوژ برای چه مواردی استفاده می‌شود؟

از سانتریفیوژها در آزمایشگاه‌های مختلف برای جداسازی سیالات، گازها یا مایعات بر اساس چگالی استفاده می‌شود. در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی و بالینی، از این دستگاه اغلب برای خالص‌سازی سلول، اندامک، ویروس، پروتئین و اسید نوکلئیک استفاده می‌شود.

نمونه‌ای از استفاده سانتریفیوژ در یک محیط بالینی، جداسازی کامل اجزای خون است. آزمایش‌های مختلف برای بررسی سلامت بدن نیاز به سرم یا پلاسما دارند و می‌توان آنها را با سانتریفیوژ به دست آورد.

سرم، با لخته شدن کامل نمونه خون در دمای اتاق به دست می‌آید. سپس نمونه سانتریفیوژ می‌شود و لخته جدا شده و خارج می‌شود و مایع رویی (سرم) باقی می‌ماند.

بر خلاف سرم، پلاسما از خونی به دست می‌آید که لخته نمی‌شود و حاوی فاکتورهای انعقادی است. برای به دست آوردن پلاسما، یک نمونه خون در لوله‌ آزمایش با داروهای ضد انعقاد جمع آوری می‌شود. پس از سانتریفیوژ، سلول‌ها برداشته شده و مایع رویی پلاسما باقی می‌ماند.

سانتریفیوژ چگونه کار می‌کند؟

اصول

از سانتریفیوژ برای جداسازی ذرات معلق در مایع با توجه به اندازه و چگالی ذرات، ویسکوزیته (لختی) محیط و سرعت روتور استفاده می‌شود.

در یک محلول، نیروی گرانشی باعث می‌شود که ذرات با چگالی بالاتر از حلال غرق شوند و ذرات با چگالی کمتر از حلال به سمت بالا شناور شوند. سانتریفیوژ از تفاوت‌های کوچک در چگالی برای جداسازی ذرات در محلول استفاده می‌کند.

هنگامی که روتور به دور یک محور مرکزی می‌چرخد، نیروی گریز از مرکز تولید می‌کند تا ذرات را از محور چرخش دور کند. اگر نیروی گریز از مرکز از نیروهای شناور محیط مایع و نیروی اصطکاک ایجاد شده توسط ذره بیشتر شود، ذرات رسوب می‌کنند.

انواع روتور سانتریفیوژ

دو طرح روتور رایج وجود دارد:

• زاویه ثابت
• زاویه متغیر یا زاویه باز

روتور زاویه ثابت برای نگه داشتن لوله‌ها در یک موقعیت ثابت و در یک زاویه ثابت نسبت به محور عمودی چرخش (تا حدود ۴۵ درجه) طراحی شده است. سانتریفیوژ باعث رسوب ذرات در کنار و پایین لوله می‌شود. طراحی زاویه باز به لوله‌ها اجازه می‌دهد تا از حالت استراحت عمودی به سمت بیرون حرکت کنند تا در طول سانتریفیوژ کردن به موازات افقی شوند. در نتیجه، رسوب در امتداد پایین لوله تشکیل می‌شود.

روتورهای زاویه ثابت برای رسوب‌سازی، حذف ذرات از یک سوسپانسیون و دور ریختن مواد اضافه و یا بازیابی رسوب هستند، در حالی که روتورهای زاویه باز برای جدا کردن نمونه‌های حجم زیاد در سرعت‌های پایین و تفکیک نمونه‌ها در چگالی بهترین هستند.

چگونه سانتریفیوژ مناسب را انتخاب می‌کنید؟

سرعت سانتریفیوژ

سانتریفیوژها را می‌توان بر اساس حداکثر سرعت طبقه‌بندی کرد و سرعت آن به صورت دور در دقیقه (RPM) سنجیده می‌شود. محدوده سرعت از 0 تا 7500 دور در دقیقه برای سانتریفیوژهای کم سرعت و 0 تا 20000 دور در دقیقه یا بیشتر برای سرعت های بالاتر وجود دارد.

سرعت روتور سانتریفیوژ اغلب به صورت RCF بر حسب واحد گرانش (xg)، برای روش‌های مختلف از دستگاه بیان می‌شود. با این حال، بسیاری از سانتریفیوژها سرعت را به صورت دور در دقیقه (RPM) نشان می‌دهند و نیاز به تبدیل به RCF دارند تا از شرایط آزمایشی صحیح اطمینان حاصل شود. فرمول زیر برای تبدیل RPM به RCF استفاده می‌شود که در آن R شعاع روتور (cm) و S سرعت (RPM) است:

g = (1.118 x 10-۵) R S۲

اندازه سانتریفیوژ

مدل‌های روی زمین ظرفیت نمونه بیشتری را ارائه می‎دهند و می‌توانند به سرعت‌های بالاتری دست یابند. سانتریفیوژهای Superspeed می‌توانند به حداکثر نیروی g (نیروی گریز از مرکز نسبی، RCF) بیش از 70000 x g برسند و اولتراسانتریفیوژهایی که اغلب کاربردی مانند تکه تکه کردن DNA یا RNA دارند، می‌توانند تا 1,000,000 x g را بدست آورند. برای کاربردهای با ظرفیت زیاد و سرعت کم، سانتریفیوژهای کم سرعت که تقریباً 7,000 x g می‌رسند در دسترس هستند.

مدل‌های رومیزی تاثیر کوچک‌تری دارند و مدل‌های همه منظوره برای طیف وسیعی از کارهای آزمایشگاهی مناسب هستند. مدل‌های رومیزی زیادی از جمله مدل‌های پرسرعت، میکروسانتریفیوژ، بالینی و واشر سلولی موجود است. مدل‌های رومیزی بالینی و واشرهای سلولی معمولاً با سرعت‌های پایین‌تری کار می‌کنند و برای کاربردهای تشخیصی و شستشوی مواد زائد‌ گلبول‌های قرمز مناسب هستند.

سانتریفیوژ برای کاربردهای مختلف

انتخاب سانتریفیوژ مناسب برای کاربرد خاص ضروری است. هنگام خرید این دستگاه، مهم است که به مسائل زیر توجه کنید:

• با چه حجم‌هایی از نمونه کار می‌کنید؟ برای فرآیندهایی که شامل حجم‌های زیاد یا متغیر هستند، یک مدل روی زمین با ظرفیت بالا و پیکربندی‌های مختلف روتور ممکن است بهترین راه‌حل باشد.
• آیا نمونه‌ها به دما حساس هستند؟ اگر چنین است، یک سانتریفیوژ با گزینه‌های کنترل دما و سرمایش مورد نیاز است.
• آیا از سانتریفیوژ برای پردازش نمونه‌های بالینی یا بانک خون استفاده می‌شود؟ واشر سلولی یا مدل‌های بالینی برای این کاربردهای خاص در دسترس هستند.
• چه مقدار فضای آزمایشگاهی موجود است؟ تاثیر سانتریفیوژ و اطمینان از صحت آزمایش؟
• حداکثر نیروی g که سانتریفیوژ قادر به ایجاد آن است چقدر است؟ سانتریفیوژهای کم سرعت برای جداسازی سلول ها مناسب هستند، در حالی که اولتراسانتریفیوژها برای جداسازی DNA و RNA ضروری هستند.

هنگام کار با سانتریفیوژ چه اقدامات احتیاطی ایمنی باید رعایت شود؟

• از محکم بودن سطح اطمینان حاصل کنید.

همیشه قبل از شروع کار از قرار گرفتن این دستگاه روی سطح مناسب اطمینان حاصل کنید.

• سانتریفیوژ را متعادل یا بالانس کنید.

کارکردن یک سانتریفیوژ نامتعادل ممکن است باعث آسیب قابل توجهی شود و به اپراتور و سایر پرسنل آزمایشگاه آسیب برساند. جرم کل هر لوله باید تا حد امکان نزدیک باشد – این موضوع در سرعت‌های بسیار بالا اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. متعادل کردن جرم‌ها با دقت ۰.۱ گرم توصیه می‌شود، و مهم است که لوله‌ها را بر اساس جرم و نه حجم متعادل کنید. به عنوان مثال، یک نمونه متشکل از مایع با چگالی بیشتر یا کمتر از آب با حجم مساوی را متعادل نکنید.

• در حالی که روتور در حال حرکت است، درب را باز نکنید.

بسیاری از سانتریفیوژها دارای «safety shutoff» هستند. با این حال، این قابلیت فقط برق روتور را متوقف می‌کند. پس از فعال شدن این قابلیت، روتور همچنان به دلیل اینرسی خود برای مدتی می‌چرخد ​​تا زمانی که در اثر اصطکاک متوقف شود.

• اگر سانتریفیوژ می لرزد یا تکان می‌خورد، دوشاخه را بکشید.

کمی لرزش طبیعی است، اما مقادیر بیش از حد آن می‌تواند به معنای خطر باشد. ابتدا بررسی کنید که لوله‌ها به درستی متعادل شده باشند. اگر با این کار مشکل حل نشد، با سانتریفیوژ تا زمانی که توسط سازنده یا فروشنده بررسی نشده است، کار نکنید.

چگونه یک سانتریفیوژ را متعادل یا بالانس می کنید؟

چرا باید سانتریفیوژ را متعادل کنید؟

قبل از راه اندازی سانتریفیوژ، لازم است آن را به درستی بارگذاری کنید. بالانس کردن سانتریفیوژ از آسیب احتمالی دستگاه جلوگیری می‌کند و برای عملکرد ایمن بسیار مهم است.

چگونه یک سانتریفیوژ را متعادل کنیم؟

1. اطمینان حاصل کنید که تمام لوله‌های نمونه به طور یکنواخت و هم‌سطح پر شده‌اند. اگر به لوله‌های اضافی برای بالانس نیاز است، آن‌ها را با آب یا مایعی با چگالی مشابه نمونه پر کنید و مطمئن شوید که جرم با دقت ۰.۱ گرم متعادل است.
2. برای هر لوله‌ای که در روتور قرار می‌گیرد، یک لوله با وزن مساوی درست در مقابل آن اضافه کنید تا مرکز ثقل در مرکز روتور باقی بماند.
3. روتور را ۹۰ درجه بچرخانید و دو لوله دیگر را مستقیماً در مقابل یکدیگر اضافه کنید.

دو راه برای متعادل کردن سه لوله وجود دارد:

1. اولین گزینه این است که سه لوله نمونه را در کنار یکدیگر قرار دهید و سه لوله تعادل ایجاد کنید تا مستقیماً در مقابل لوله‌های نمونه قرار گیرند.
2. گزینه دیگر، سه لوله نمونه را میتوانید به طور مساوی در اطراف روتور قرار دهید.

چگونه از یک سانتریفیوژ نگهداری می‌کنید؟

مراقبت و نگهداری

چند مرحله ساده می‌ تواند عملکرد صحیح سانتریفیوژ را حفظ کند و خطر آسیب یا آسیب را کاهش دهد.

• سانتریفیوژ را به خوبی روغن کاری کنید. حلقه‌های O عامل اصلی محافظت در برابر نشت نمونه هستند و باید قبل از نصب روتور جدید یا بعد از تمیز کردن، روغن کاری شوند. برای اطمینان از عملکرد صحیح و جلوگیری از خوردگی، اجزای دیگر نیز باید به طور منظم تمیز شوند و با گریس مناسب دستگاه روغن کاری شوند.
• اطمینان حاصل کنید که همه کاربران از نحوه عملکرد صحیح این دستگاه آگاه هستند، از جمله اطمینان از قرار گرفتن صحیح سطل‌ها در پین‌های خود، لوله‌های بالانس در روتور، عملکرد روتورها در دستورالعمل‌های اعلام شده برای سرعت و حداکثر جرم محفظه و اجتناب از خراشیده شدن روتور.
• اجزای حیاتی را بازرسی کنید و به دنبال علائم سایش از جمله خراشیدگی یا اثرات قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی روی روتور باشید.
• به سر و صدا، لرزش و ساییدگی توجه کنید و در صورت بروز این مشکل فوراً دستگاه را متوقف کنید.

تمیز کردن

سانتریفیوژ را به طور مرتب با محلول‌های تمیزکننده خنثی (الکل یا ضدعفونی‌کننده مبتنی بر الکل) تمیز کنید. در آزمایشگاه‌ها از یک پارچه نرم روی روتورها و لوازم جانبی استفاده می‌شود. تمیز کردن روزانه باید شامل بخش داخلی، محفظه روتور و سطوح دارای قطعات الکترونیکی مانند صفحه نمایش لمسی و صفحه کلید باشد.

از انواع مختلف نمونه‌های مورد استفاده در سانتریفیوژ و هر محصول یا پروتکل خاصی که برای تمیز کردن لکه ها لازم است مهم است که آگاه باشید.