انواع روتور سانتریفیوژ نقشها و کاربردهای متفاوتی دارند. سانتریفیوژ سیستمی موتوردار است که از آن در آزمایشگاهها استفاده میکنند. سانتریفیوژ روشی مهم برای جداسازی ریزمولکولها و درشت مولکولها است. در این مطلب قصد داریم به سوال روتور سانتریفیوژ چیست پاسخ دهیم و انواع آن و نقشی را که ایفا میکند توضیح دهیم. پس تا انتها همراه ما بمانید.
سانتریفیوژ چیست؟
در پاسخ به سوال سانتریفیوژ چیست باید گفت، سانتریفیوژ آزمایشگاهی دستگاهی است که از آن برای جداسازی ذرات یک ترکیب مایع از طریق تهنشین کردن آنها تحت نیروی گرانشی متغیر استفاده میکنند. این روش با اعمال نیروی مرکزگرا بر نمونهها و چرخاندن آنها با سرعت بسیار بالا انجام میشود.
ذرات مختلف با جرمهای متفاوت تحت تاثیر گرانش در یک لوله با سرعتهای متفاوت تهنشین میشوند. میدان گریز از مرکز ایجادشده توسط سانتریفیوژ، سرعت رسوب ذرات را افزایش میدهد و باعث جداسازی آنها میشود.
انواع متفاوت سانتریفیوژها برای کاربردهای مختلف در بازار عرضه میشوند. معمولا سانتریفیوژها با یک سری اقلام همراه به فروش میرسند که میتوانید از هر کدام از آنها متناسب با هدف استفاده از این دستگاه استفاده کنید.
روتور سانتریفیوژ چیست؟
روتور سانتریفیوژ یکی از اجزای اصلی و ضروری این دستگاه است که ظروف نمونه داخل آن قرار میگیرند و نه تنها اندازه نمونه، بلکه نحوه جابهجایی و توزیع ذرات را در محلول پس از سانتریفیوژ تعیین میکند.
در انتخاب انواع روتور سانتریفیوژ باید به فاکتورهایی مانند نوع سانتریفیوژ، حداکثر حجم ظرفیت روتور، قدرت گردانندگی موتور و سرعت گردش روتور دقت کنید. بعضی سانتریفیوژها بیش از یک روتور همراه خود دارند که حیطه کاربرد دستگاه را گسترش میدهد. با اینحال، سانتریفیوژهای قدیمی همچنان تنها با یک روتور جدانشدنی فروخته میشوند.
پیشنهاد میکنیم اگر قصد خرید این محصول را دارید، مطلب دیگر ما با عنوان راهنمای خرید سانتریفیوژ را نیز مطالعه کنید.
نقش روتور سانتریفیوژ چیست؟
روتور را باید بخشی از سانتریفیوژ معرفی کنیم که در این دستگاه میچرخد و سوراخهای ثابتی دارد که روی آن در یک زاویه ایجاد شدهاند. لولههای آزمایش درون این حفرهها قرار میگیرند و روتور در تلاش برای جداسازی مواد داخل لولهها، میچرخد.
آشنایی با انواع روتور سانتریفیوژ
حالا که پاسخ سوال روتور سانتریفیوژ چیست را گرفتید، باید بگوییم بر اساس کاربرد سانتریفیوژ، نیروهای گریز از مرکز تولیدشده در این دستگاه ممکن است از چند صد g تا یک میلیون g تغییر کنند.
بههمین دلیل روتورها از مواد مختلفی ساخته میشوند. روتورهای کمسرعت معمولا از جنس استیل یا برنج هستند و روتورهای پرسرعت از آلومینیوم، تیتانیوم یا ترکیبات حاوی فیبر ساخته میشوند. گاهی سطح خارجی بعضی روتورهای مخصوص را با رنگهای محافظ میپوشانند.
برای مثال، روتورهای اولتراسانتریفیوژ ساختهشده از تیتانیوم آلیاژی را با یک لایه پلیاورتان و روتورهای آلومینیومی را با یک لایه آلومینیوم اکسید برای جلوگیری از زنگزدگی میپوشانند.
1. روتورهای چند محفظهای
این دسته از روتورها به سه نوع زاویه متغیر (Swing out)، زاویه ثابت (Fixed-angle) و عمود و شبه عمود (Vertical and near-vertical) تقسیم میشوند که در ادامه به بررسی هرکدام از آنها خواهیم پرداخت:
-
روتور زاویه متغیر
روتور زاویه متغیر در بین انواع روتور سانتریفیوژ ، مناسب سانتریفیوژ با سرعت پایین و حجم بالا است. سه بخش اصلی در این دسته از روتورها عبارت هستند از:
-
- بدنه روتور که به سانتریفیوژ متصل است و چهار الی شش باکت دارد.
- باکتها که به بازوهای روتور متصل هستند.
- پینهای افقی که باکتها را نگه میدارند.
باکتهای روتور هنگام سانتریفیوژ در جهت نیروی گریز از مرکز تاب میخورند و نمونه را تا 90 درجه نسبت به محور چرخش بالا میبرند. این نوع روتور عمدتا برای سانتریفیوژ ناحیهای استفاده میشود، به این معنی که جداسازی ذرات با توجه به اندازه و چگالی آنها انجام میشود که در آن حداکثر دقت برای تفکیک ذرات لازم است.
روتورهای زاویه متغیر برای سانتریفیوژ ایزوپیکنیک نیز مناسب هستند. به عبارت دیگر، جداسازی تنها بر اساس چگالی اتفاق میافتد. با اینحال، جداسازی کامل ذرات هنگام سانتریفیوژ ممکن است به طول بیانجامد.
با توجه به اینکه هنگام سانتریفیوژ لولهها به حالت 90 درجه درمیآیند، فاصله کل جابهجایی ذرات بیشتر از روتورهای زاویه ثابت است. از آنجایی که ذرات کوچک کاملا به انتهای لوله نمونه میروند، این اتفاق زمان بیشتری نسبت به روتورهای زاویه ثابت یا لوله عمود میبرد.
مزایا
-
- دقت بالا در تفکیک ذرات
- سازگار با ظرفهای نمونه مختلف و حجمهای متفاوت (پلیت، لوله 15 میلیلیتر، لوله و بطری 50 میلیلیتر)
معایب
-
- زمان بالای انجام سانتریفیوژ
- ظرفیت لوله کمتر در هر دور نسبت به روتور زاویه ثابت
اگر علاقمندید در مورد تعادل روتور سانتریفیوژ بیشتر بدانید، میتوانید به مطلب دیگر ما مراجعه کنید.
-
روتور زاویه ثابت
روتور زاویه ثابت در بین انواع روتور سانتریفیوژ رایجترین انتخاب برای سانتریفیوژ هستند. در این نوع روتور لولهها در یک زاویه ثابت (معمولا 45 درجه) نسبت به محور چرخش قرار میگیرند. بههمین دلیل ذرات بهصورت مارپیچی رو به انتهای لوله رسوب میکنند. زاویههای کمتر منجر به پراکندگی رسوبات (پلتها) میشوند.
روتورهای زاویه ثابت برای تجزیه نمونههایی مناسب هستند که در آنها سرعت رسوب هرکدام از اجزا اختلاف قابل توجهی دارد. جداسازی اجزای سلولی مانند میتوکندری، هسته سلولی و محتوای سیتوپلاسم از این دسته نمونهها هستند.
مزایا
-
- روتورهای زاویه ثابت معمولا ظرفیت نمونه بیشتری نسبت به رورتورهای زاویه متغیر دارند که آنها را برای کاربردهایی با حداکثر ظرفیت بالا مناسب میکند.
- به دلیل ساختار سخت مواد آلیاژ فلزی، روتورهای ثابت میتوانند با حداقل تنش فلزی در برابر نیروهای گرانشی قویتر که برای جداسازی درشت مولکولهای زیستی مانند DNA، RNA و پروتئین استفاده میشوند، مقاومت کنند.
معایب
-
- ظرفیت مخزن ثابت
- ناسازگاری با ظروف نمونه متفاوت با ظروف پیشفرض دستگاه
-
روتورهای عمود و شبه عمود
لولهها در این دسته از انواع روتور سانتریفیوژ، با زاویه 0 تا 9 درجه نسب به محور چرخش قرار میگیرند که کوتاهترین فاصله شعاعی و در نتیجه کوتاهترین مسیر برای ذرات هنگام سانتریفیوژ است. در روتورهای عمود و شبه عمود ذرات در دیواره لوله رسوب میکنند. به دلیل فاصله شعاعی کوتاهتر، زمان انجام سانتریفیوژ کاهش مییابد. این امر در بعضی از نمونههای بیولوژیکی خاص اهمیت دارد.
با وجود این، دقت تفکیک ذرات بهشدت کاهش مییابد. در طول سانتریفیوژ ذرات بر دیواره لوله رسوب میکنند. چراکه پس از کاهش سرعت و توقف روتور، ذرات رسوبشده از دیوارههای لوله پایین میافتند و مناطق جداشده نمونه را آلوده میکنند.
مزایا
-
- زمان کوتاه هر دور
معایب
-
- دقت پایین تفکیک ذرات
سایر انواع روتور سانتریفیوژ
در آزمایشگاهها از دستههای از روتورها به اسم «جریان پیوسته» برای جداسازی مقادیر اندک ماده از حجم زیادی از سوسپانسیون استفاده میکنند.
- روتور Elutriator نوعی روتور جریان پیوسته است که از آن برای جداسازی لکوسیتهای تک سلولی در خون انسان، سلولهای اندوتلیال، سلولهای ذخیره چربی در کبد و سلولهای مغز موش استفاده میکنند. در چنین روتوری بخش خارجی آن بهعنوان یک محفظه جداگانه مورد استفاده قرار میگیرد.
- یکی دیگر از انواع روتور سانتریفیوژ، روتور زونال (Zonal) است که از آن برای جداسازی در مقیاس بزرگ ذرات استفاده میشود. این دسته از روتورها میتوانند تا 2 لیتر محلول را در خود جا دهند و از آنها میتوان برای اندازهگیری نمونههای بافتی استفاده کرد.
ظرفیت این نوع روتور 300 تا 2000 سانتیمتر مکعب است. این دسته از روتورها برای به حداقل رساندن تاثیر دیواره در روتورهای زاویه ثابت و زاویه متغیر طراحی شدهاند.
سخن نهایی
در پاسخ به سوال روتور سانتریفیوژ چیست باید بگوییم قطعه اصلی سانتریفیوژها روتور است که حجم نمونه و نوع تفکیک ذرات را تعیین میکند. در مطلب بالا انواع روتور سانتریفیوژ را توضیح دادیم که این تنوع به پژوهشگران اجازه میدهد بهترین روتور را برای اهداف آزمایشگاهی انتخاب کنند. با وجود این مشکل اصلی بعضی از روتورها، ظرفیت نمونه محدود و در موارد دیگر قیمت بالا است. بنابراین، باید بهدرستی از سانتریفیوژ مراقبت و نگهداری کنید تا کارکرد صحیح و طولانیمدت این دستگاه تضمین شود. اگر قصد تعویض و یا خرید سانتریفیوژ را دارید، همکاران ما در لیان آزما آماده اند تا شما را در این زمینه راهنمایی کنند.
سلام
برای جدا سازی چگالی جیوه از چه سانتریفیوژی و چه نوع روتور باید استفاده کرد