معرفی و بررسی ویژگی ها و کاربردها 4 نوع از انواع سانتریفیوژ

در یک آزمایشگاه تجهیزات بسیار متنوعی را می‌توانید مشاهده کنید که هر یک برای کاربرد خاصی استفاده  می‌شوند. انواع سانتریفیوژ ها اما از جمله تجهیزاتی هستند که در بیش‌تر آزمایشگاه‌ها می‌توانید شاهد استفاده از آن‌ها باشید.

دلیل این موضوع هم کارایی بسیار زیادشان در انواع آزمایش‌ها و پروسه‌های تحقیقاتی است. همین موضوعات باعث شدند تا بخواهیم این مطلب را به طور خاص به بررسی انواع سانتریفیوژ اختصاص دهیم. در این راستا ابتدا شما را با تعریف این دستگاه و سپس با انواع آن آشنا خواهیم کرد.

سانتریفیوژ چیست؟

اولین سؤالی که ممکن است ذهن شما را درگیر کرده باشد، این است که سانتریفیوژ چیست ؟

سانتریفیوژ وسیله ای است که برای جداسازی محلول هایی با غلظت‌های مختلف از طریق چرخاندن آن‌ها حول یک محور (در روتور سانتریفیوژ) و با سرعت بالا استفاده می‌شود. این روش یکی از مفیدترین و پرکاربردترین تکنیک‌ها در آزمایشگاه‌های زیست مولکولی است.

سانتریفیوژ برای جمع‌آوری سلول‌ها، رسوب‌گیری DNA، تصفیه ذرات ویروسی و تمایز تفاوت‌های ناچیز در ساختار مولکول‌ها استفاده می‌شود.

سانتریفیوژها از تجهیزات ضروری در آزمایشگاه هستند که در انواع مختلفی با کارایی‌های متفاوت تولید می‌شوند. آن‌ها در انواع مختلفی از آزمایشگاه‌ها رایج هستند و در آزمایشگاه‌های شیمی و زیست‌شیمی استفاده بالایی دارند.

شاید عجیب باشد، اما نمونه‌های اولیه از سانتریفیوژ‌ها که عملکردی مشابه داشتند، برای جداسازی کره از شیر استفاده می‌شدند. به‌طورکلی سانتریفیوژ یکی از تجهیزات بسیار کارآمد در انواع آزمایشگاه‌ها است که کارایی زیادی برای انجام آزمایش‌های متفاوت بادقت بالا دارد.

سانتریفیوژ چه کاری را انجام می‌دهد؟

سانتریفیوژ بر اساس اصل جداسازی از طریق رسوب گذاری وجدا کردن فاز های مختلف یک محلول عمل می‌کند. رسوب‌گذاری به تمایل ذراتی که در محیطی گیر کرده‌اند، برای جداشدن از محیط و چسبیدن به محیط دیگری، گفته می‌شود. در واقع سانتریفیوژ از شتاب مرکزی استفاده می‌کند تا ذرات را از محلول جدا کند. البته باید دقت داشته باشید که برای انجام دقیق این کارها، باید به کالیبراسیون سانتریفیوژ اهمیت زیادی داده شود.

اگر چگالی محلول بیشتر از حلال باشد، ذرات به سمت ته لوله سانتریفیوژ حرکت می‌کنند. اگر چگالی محلول کمتر از حلال باشد، ذرات به سمت بالا شناور می‌شوند.

با افزایش تفاوت چگالی بین محلول و حلال، سرعت حرکت ذرات بیشتر می‌شود. اگر چگالی بین دو ماده ثابت بماند، ذرات در محلول معلق خواهند ماند. در مواردی که نیاز به جداسازی ذرات از یک محلول وجود دارد و تفاوت چگالی بسیار کم است، سانتریفیوژ نیروی گریز از مرکز را برای جداکردن ذرات ایجاد می‌کند، به‌جای اینکه به گرانش اتکا کند.

چند نوع سانتریفیوژ وجود دارد؟

بدون شک برای آشنایی با سانتریفیوژ‌ها، باید با انواعشان هم آشنایی کافی داشته باشید. عملکرد کلی و ساختار همه این انواع سانتریفیوژ، یکسان است، اما از تکنولوژی‌ها و قطعاتی در برخی از آن‌ها استفاده شده که باعث ایجاد تمایز و تفاوت شده‌اند.

ازاین‌رو است که باید حتماً از راهنمای خرید سانتریفیوژ برای تهیه این محصول استفاده کنید. این کار کمک می‌کند که خرید مطمئن‌تری داشته باشید. در ادامه این بخش هم با ما همراه باشید تا چند مورد از کارآمدترین انواع سانتریفیوژ را مورد بررسی قرار دهیم.

میکروسانتریفیوژ

میکروسانتریفیوژ یک دستگاه آزمایشگاهی است که برای جداسازی و متمرکزکردن ذرات کوچک در محلول‌های آبی استفاده می‌شود. این دستگاه از سرعت بسیار بالا برای ایجاد نیروی گرانشی مصنوعی استفاده می‌کند. نیروی گرانشی مصنوعی باعث جداسازی ذرات می‌شود، به‌طوری‌که ذرات سنگین‌تر به سمت ته دستگاه جابه‌جا می‌شوند، درحالی‌که ذرات سبک‌تر در لایه‌های بالاتر باقی می‌مانند.

ویژگی‌های مهم میکروسانتریفیوژ شامل: سرعت چرخش بالا، قابلیت تنظیم سرعت و زمان، قابلیت تعیین نیروی گرانش مصنوعی و حجم کوچک دستگاه است. اگر شما هم دوست دارید که اطلاعات دقیق‌تری دررابطه‌با این دستگاه داشته باشید، توصیه می‌کنیم که مطلب « دستگاه میکروسانتریفیوژ چیست » را حتماً مطالعه کنید.

بیشتر میکروسانتریفیوژها دارای قابلیت تنظیم سرعت چرخش بادقت بالا هستند تا بتوانند با ذرات کوچک و حساس کار کنند. همچنین، زمان چرخش و نیروی گرانش مصنوعی نیز قابل‌تنظیم است که به کاربر امکان می‌دهد، فرایند جداسازی را به‌دقت و مطابق با نیاز تنظیم کند. همچنین، به دلیل ابعاد کوچک دستگاه، حجم نمونه کمتری برای انجام آزمایش و تجزیه و تحلیل نیاز است.

میکروسانتریفیوژها در زمینه‌های مختلف علمی و پژوهشی کاربرد دارند. برخی از کاربردهای آنها عبارت‌اند از:

• بیولوژی سلولی: در مطالعات سلولی، از میکروسانتریفیوژ برای جداسازی و تحلیل اجزای سلولی مانند: هسته‌ها، میتوکندری‌ها و ریبوزوم‌ها استفاده می‌شود.
• پژوهش دارویی: در توسعه داروها و مطالعات سمیت، از میکروسانتریفیوژ برای جداسازی و تمیزسازی ترکیبات دارویی و آنالیز نمونه‌های بیولوژیک استفاده می‌شود.
• پژوهش‌های بالینی: در آزمایش‌های بالینی و تشخیص بیماری‌ها، میکروسانتریفیوژ برای جداسازی و تحلیل نمونه‌های خون، ادرار و سایر نمونه‌های بیولوژیکی استفاده می‌شود.

میکروسانتریفیوژها به دلیل قابلیت تمرکز و جداسازی دقیق ذرات کوچک و سرعت بالای عملکرد، در آزمایشگاه‌ها، صنعت‌های داروسازی، بیوتکنولوژی، پزشکی و سایر حوزه‌های علمی و صنعتی گسترده‌ای استفاده می‌شوند.

سانتریفیوژ‌های Small Bench

سانتریفیوژهای کوچک همچنین با نام  “benchtop centrifuges ” هم شناخته می‌شوند. این دستگاه‌ها نسخه کوچک‌تر و قابل‌حمل از سانتریفیوژها هستند و بر روی میز کار قرار می‌گیرند. در ادامه ویژگی‌ها و کاربردهای این نوع سانتریفیوژ را توضیح می‌دهم:

ویژگی‌های سانتریفیوژهای کوچک

• ظرفیت کم: سانتریفیوژهای کوچک عموماً ظرفیت کمتری نسبت به سانتریفیوژهای بزرگ‌تر دارند و برای پردازش نمونه‌های کم‌حجم مناسب هستند.
• سرعت قابل‌تنظیم: این دستگاه‌ها قابلیت تنظیم سرعت چرخش را دارند که به کاربر امکان می‌دهد سرعت موردنیاز برای جداسازی نمونه‌ها را تنظیم کند.
• زمان‌بندی: دارای قابلیت تنظیم زمان عملکرد به‌منظور اجرای دوره‌های زمانی مشخص برای جداسازی و تمرکز نمونه‌ها.
• طراحی قابل‌حمل: این دستگاه‌ها از طراحی کوچک و قابل‌حمل برخوردارند که استفاده آسان و قابلیت انتقال آنها را به مکان‌های مختلف فراهم می‌کند.

کاربردهای سانتریفیوژهای کوچک

• پژوهش علمی: در آزمایشگاه‌های پژوهشی برای جداسازی و متمرکزکردن نمونه‌های کوچک در زمینه‌های مختلف علمی مانند: بیوشیمی، بیولوژی سلولی و ژنتیک استفاده می‌شوند.
• تحقیقات بالینی: در زمینه‌های پزشکی و تشخیص بیماری‌ها، سانتریفیوژهای کوچک برای جداسازی و تحلیل نمونه‌های بیولوژیکی مانند: خون، ادرار و سایر نمونه‌های بالینی استفاده می‌شوند.

سانتریفیوژ‌های بزرگ با ظرفیت گسترده و یخچال‌دار

سانتریفیوژهای با ظرفیت بزرگ و سردکننده (Large Capacity Refrigerated Centrifuges) دستگاه‌هایی هستند که برای جداسازی نمونه‌های بزرگ و حساس در آزمایشگاه‌ها استفاده می‌شوند.

در ادامه بیش‌تر با این دستگاه‌ها آشنا خواهید شد:

ویژگی‌های سانتریفیوژهای با ظرفیت بالا و سردکننده

• ظرفیت بالا: این سانتریفیوژها دارای ظرفیت بالا هستند و قادر به جداسازی نمونه‌های حجیم خواهند بود که این موضوع در آزمایشگاه‌های بزرگ اهمیت زیادی دارد.
• سرعت قابل‌تنظیم: این دستگاه‌ها قابلیت تنظیم سرعت چرخش را دارند تا بهترین شرایط جداسازی برای نمونه‌های مختلف فراهم شود.
• سیستم سردکننده: این نوع از سانتریفیوژها دارای سیستم سردکننده هستند که قادر به حفظ دمای در طول جداسازی نمونه‌ها خواهند بود. این ویژگی به‌ویژه برای نمونه‌های حساس آزمایشگاهی بسیار کارآمد خواهد بود.
• ایمنی: دستگاه‌های سانتریفیوژ بزرگ و سردکننده دارای سیستم‌های ایمنی هستند که شامل: قفل درب، حسگرهای ایمنی و تشخیص خطاهای سیستم می‌شوند. همچنین خطاهای رایج در سانتریفیوژ را می‌توانید روی مانیتور این دستگاه مشاهده کرده و برای رفع آن اقدام کنید.

کاربردهای سانتریفیوژهای با ظرفیت بالا و یخچال‌دار

• صنایع داروسازی: در تولیدداروها، کنترل کیفیت و کنترل فرایندها، سانتریفیوژهای با ظرفیت بزرگ و سردکننده برای جداسازی نمونه‌های بزرگ در فرایندهای تولیدداروها استفاده می‌شوند.
• صنایع غذایی: در برخی صنایع مانند: صنایع غذایی، سانتریفیوژهای با ظرفیت بالا برای جداسازی اجزای مختلف مواد غذایی مانند: چربی‌ها، پروتئین‌ها و رنگ‌ها مورداستفاده قرار می‌گیرند.
• صنعت نفت و گاز: در بخش نفت و گاز، سانتریفیوژهای با ظرفیت بالا برای جداسازی اجزای مختلف نفت و گاز مانند: روغن‌ها، امولسیون‌ها و جامدات مورداستفاده قرار می‌گیرند.

سانتریفیوژ‌های اولترا

اولترا سانتریفیوژها  (Ultracentrifuges) دستگاه‌هایی هستند که برای جداسازی نمونه‌ها با استفاده از نیروی گرانش بسیار بالا و سرعت چرخش بسیار زیاد استفاده می‌شوند. این دستگاه‌ها برای تحقیقات پیشرفته در زمینه‌های علمی مختلف استفاده می‌شوند.

این سانتریفیوژها عمدتاً برای مصارف سنگین کاربرد دارند و قیمتشان نسبت به قیمت سانتریفیوژ آزمایشگاهی بسیار بیش‌تر است. در زیر ویژگی‌ها و کاربردهای سانتریفیوژهای اولترا سانتریفیوژ را بررسی می‌کنیم:

ویژگی‌های سانتریفیوژهای اولترا سانتریفیوژ

• سرعت بسیار زیاد: سانتریفیوژهای اولترا سانتریفیوژ قادر به ایجاد سرعت‌های چرخش بسیار بالا می‌باشند که باعث شده این دستگاه‌ها به نام “اولترا” شناخته شوند. سرعت چرخش این سانتریفیوژها معمولاً در حدود ۱۰۰،۰۰۰ چرخش در دقیقه  (RPM) است و برخی از مدل‌ها حتی سرعت بیشتری دارند.
• قابلیت کنترل دما: بسیاری از سانتریفیوژهای اولترا سانتریفیوژ دارای سیستم سردکننده هستند که به کاربر امکان می‌دهد، دمای نمونه را در طول فرایند جداسازی کنترل کند. این ویژگی برای حفظ استحکام و فعالیت نمونه‌های حساس مانند: پروتئین‌ها و اسیدنوکلئیک‌ها بسیار حائز اهمیت است.

کاربردهای اولترا سانتریفیوژها

• پژوهش علمی: اولترا سانتریفیوژها در پژوهش‌های علمی در زمینه‌های مختلف مانند: بیوشیمی، بیولوژی سلولی، ژنتیک، فیزیک و شیمی استفاده می‌شوند. این دستگاه‌ها برای جداسازی نمونه‌های حساس و کوچک و بزرگ کاربرد دارند و از این لحاظ هیچ محدودیتی وجود ندارد.
• جداسازی اجزای سلولی: سانتریفیوژهای اولترا برای جداسازی اجزای سلولی مانند: ریبوزوم‌ها، میتوکندری‌ها و لیزوزوم‌ها استفاده می‌شوند. این جداسازی اجزای سلولی به محققان اجازه می‌دهد، تحلیل دقیق‌تری از ساختار و وظایف سلول انجام دهند.
• تعیین ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی: با استفاده از این سانتریفیوژها می‌توان ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی نمونه‌ها مانند: وزن مولکولی یا چگالی آن‌ها را تعیین کرد.

جدول مقایسه سانتریفیوژ ها

تا اینجا همه موضوعات مهم در مورد انواع سانتریفیوژ را بررسی کردیم و می‌دانید که این دستگاه‌ها انواع مختلفی دارند و شما باید باتوجه‌به نیازها، شرایط و البته بودجه خود، یکی را برای آزمایشگاهتان انتخاب کنید. برخی از آن‌ها ظرفیت بالایی دارند و برخی دیگر برای مصارف کم‌تر طراحی شده‌اند، مهم است که در زمان خرید این ویژگی‌ها مورد بررسی قرار بگیرند. به‌طورکلی این حساسیت در خرید لوازم آزمایشگاهی طبیعی است، چرا که این تجهیزات باید دقت عملکرد و کیفیت ساخت بالایی داشته باشند.

همچنین خوب است بدانید که انواع سانتریفیوژ بررسی شده در این مطلب توسط برندهای Eppendorf، Thermo Fisher Scientific، Beckman Coulter تولید می‌شوند.

در انتها برای بررسی آسان‌تر انواع سانتریفیوژ، جدولی را ارائه کرده‌ایم که موارد عنوان شده در این مطلب را با هم مقایسه کرده است: