آشنایی با انواع سانتریفیوژ

 

سانتریفیوژ چیست؟

سانتریفیوژ چیست؟

 

جداسازی ترکیبات براساس وزن مولکولی با قوانین و روش های فیزیکی، یکی از ساده ترین و ارزشمندترین راهکار ها در آزمایشگاه های مختلف می باشد. سیستم سانتریفیوژ جداسازی مواد از یکدیگر را با به کارگیری نیروی گریز از مرکز ارائه می کند. سانتریفیوژ یکی از دستگاه های حیاتی در آزمایشگاه های زیست شناسی می باشد که در ابعاد و اشکال مختلف ساخته می شود. سانتریفیوژ های آزمایشگاهی عموما به شکل یک جعبه که درون آن جا لوله های مختلف وجود دارند، می باشد.

سانتریفیوژ با چرخاندن مواد در سرعت های بالا موجب جداسازی مواد بر اساس وزن مولکولی می شود. ترکیبات درون یک محلول را اگر به شکل امولسیون و یا مخلوط همگن باشد نمی توان آن را در مدت کوتاه بدون اعمال نیروی خاصی جدا کرد. لذا سیستم سانتریفیوژ با اعمال نیروی گریز از مرکز موجب می شود ترکیبات به ترتیب وزن مولکولی خود فاز های جدا از هم تشکیل دهند. اگر محلول ما حاصل از مخلوط کردن دو مایع باشد پس از سانتریفیوژ دو فاز مایع جدا از هم حاصل می شود. همچنین اگر مخلوط ما ترکیب جامد در مایع باشد، در کف لوله ای که تحت نیروی گریز از مرکز قرار گرفته فاز جامد به شکل رسوب و فاز مایع بالای آن که همان حلال است قرار می گیرد. از سانتریفیوژ در آزمایشگاه های زیست شناسی، جهت جداسازی بیومولکول های مختلف سلولی بهره گرفته می شود. چرا که مولکول های اصلی تشکیل دهنده سلول ها شامل کربوهیدرات ها، لیپید ها، پروتئین ها و اسید های نوکلئیک بوده و این ترکیبات به شکل های مختلف درون سلول ها شناور هستند. جهت جداسازی هریک از این ها می توان از سانتریفیوژ با دور های مختلف بهره گرفت.

عموما تمامی سانتریفیوژ های آزمایشگاهی دو آیتم قابل تنظیم دارند. سرعت و زمان چرخش. سرعت عموما با دو واحد RPM و RCF ارائه می شود. RPM و یا Revolutions Per Minute نشان دهنده تعداد دور هایی است که روتور سانتریفیوژ در یک دقیقه می زند. همچنین RCF و یا Relative Centrifugal Force نشان دهنده نیروی نسبی سانتریفیوژ می باشد که عموما با حرف G نیز نشان می دهد. مفهوم RPM مشخص است ولی در رابطه با RCF و یا G مقدار آن بستگی به شتاب وارده به نمونه دارد و با براساس فاصله نمونه با مرکز چرخش روتور تعیین می شود و نسبت به RPM استاندارد تر است. چرا که به عنوان مثال در دو سانتریفیوژ با شعاع های روتور مختلف ولی سرعت چرخش یکسان، مقدار G فرق خواهد داشت. لذا اگر میزان ۲۰ هزار G را وارد دو سانتریفیوژ با شعاع روتور مختلف وارد کنیم، سرعت چرخش در هر یک تفاوت خواهد داشت. مقادیر RPM و PCF قابل تبدیل به هم می باشند و هر یک RCF برابر با (RPM2×r×۱۰×۱٫۱۱۸) می باشد که r نشان دهنده شعاع روتور به سانتی متر است. این رابطه نشان دهنده دخیل بودن فاکتور شعاع روتور بوده و به عنوان مثال اگر دو سانتریفیوژ با شعاع روتور های ۵ سانتی متر و ۱۰ سانتی متر وجود داشته باشند و قرار باشد در مقدار ۱۰ هزار RPM بچرخند، در سانتریفیوژ با روتور ۵ سانتی متر میزان G برابر با ۵٫۵۹۰ و در سانتریفیوژ با روتور ۱۰ سانتی متر برابر با ۱۱٫۱۸۰ خواهد بود.

سانتریفیوژ ها از نظر تقسیم بندی به چهار نوع عمده تقسیم می شوند:

  • سانتریفیوژ معمولی دور پایین
  • سانتریفیوژ معمولی دور بالا
  • سانتریفیوژ یخچال دار دور بالا
  • اولترا سانتریفیوژ

سیستم یخچالی در سانتریفیوژ های دور بالا از اهمیت ویژه ای برخوردار است. چرا که با افزایش سرعت چرخش روتور، گرمای زیادی از موتور آن حاصل می شود که در صورت حساسیت به دما ترکیباتی که سانتریفیوژ می شوند، با خنک کردن محفظه آن توسط سیستم یخچالی، احتمال وارد شدن آسیب به نمونه از بین می رود. ترکیباتی مانند پروتئین ها به دما حساس بوده و در دما های بالا ساختار های یه بعدی خود را از دست می دهند. لذا این مسئله اهمیت وجود یخچال را نشان می دهد.

آزمایشگاه ژنیران سانتریفیوژ های معمولی دور پایین و دور بالا از نوع یخچال دار را داراست.