راهنمای جامع سانتریفیوژهای آزمایشگاهی: اصول، انواع و ملاحظات عملیاتی
مقدمهای بر اصول عملکرد سانتریفیوژ
سانتریفیوژها بر اساس اصل رسوبگذاری کار میکنند؛ ذرات با چگالی بیشتر تحت تأثیر نیروی گریز از مرکز به سمت انتهای لوله حرکت کرده و رسوب میکنند، در حالی که ذرات با چگالی کمتر یا مایع رویی (سوپرناتانت) در بالا باقی میمانند. نیروی گریز از مرکز نسبی (RCF) که بر حسب G بیان میشود، معیار استاندارد برای مقایسه قدرت جداسازی سانتریفیوژها است و از سرعت چرخش (RPM) و شعاع روتور محاسبه میگردد. درک دقیق RCF برای تکرارپذیری آزمایشها بین آزمایشگاهها ضروری است.
انواع سانتریفیوژهای آزمایشگاهی و کاربردهای آنها
سانتریفیوژها در اشکال و اندازههای مختلفی عرضه میشوند که هر کدام برای کاربردهای خاصی بهینه شدهاند:
سانتریفیوژهای میکروسانترفیوژ (Microcentrifuges)
این مدلها کوچک و فشرده بوده و برای حجمهای کم نمونه (معمولاً 0.2 تا 2 میلیلیتر) و سرعتهای بالا طراحی شدهاند. از آنها به طور گستردهای در بیولوژی مولکولی برای استخراج DNA/RNA، جداسازی پروتئینها و آمادهسازی نمونههای PCR استفاده میشود. بسیاری از میکروسانترفیوژها روتورهای زاویه ثابت دارند و مدلهای سردکننده نیز برای نمونههای حساس به دما موجود هستند.
سانتریفیوژهای بالینی (Clinical Centrifuges)
سانتریفیوژهای بالینی برای جداسازی اجزای خون (پلاسما از سلولها)، ادرار و سایر مایعات بیولوژیکی در آزمایشگاههای تشخیص طبی استفاده میشوند. این دستگاهها معمولاً با سرعتهای متوسط کار میکنند و اغلب دارای روتورهای سطل متحرک هستند که امکان جداسازی افقی لایهها را فراهم میآورند و از مخلوط شدن مجدد نمونه پس از توقف جلوگیری میکنند. ظرفیت آنها میتواند از چند لوله کوچک تا تعداد زیادی لوله بزرگ متغیر باشد.
سانتریفیوژهای سرعت بالا (High-Speed Centrifuges)
این سانتریفیوژها قادر به دستیابی به RCFهای بسیار بالا (تا دهها هزار G) هستند و اغلب مجهز به سیستم خنککننده هستند تا از تخریب نمونههای حساس به حرارت جلوگیری شود. کاربردهای آنها شامل جداسازی اجزای سابسلولی مانند میتوکندری و کلروپلاست، خالصسازی پروتئینها و ویروسها است. روتورهای این دستگاهها معمولاً از آلومینیوم یا تیتانیوم ساخته شدهاند تا تحمل فشارهای بالا را داشته باشند.
اولتراسانتریفیوژها (Ultracentrifuges)
اولتراسانتریفیوژها قدرتمندترین نوع سانتریفیوژ هستند که قادر به تولید RCFهای بسیار بالا (تا صدها هزار G) هستند و اغلب دارای سیستم خلاء برای کاهش اصطکاک و افزایش سرعت هستند. این دستگاهها برای جداسازی ماکرومولکولها، DNA، RNA و حتی اجزای کوچکتر مانند لیپوپروتئینها و ویروسها استفاده میشوند. اولتراسانتریفیوژها به دو نوع تحلیلی (Analytical) و پریپاراتیو (Preparative) تقسیم میشوند؛ نوع تحلیلی برای مطالعه خواص فیزیکی نمونهها و نوع پریپاراتیو برای خالصسازی مقادیر بیشتر به کار میرود.
ملاحظات عملیاتی و نگهداری
عملکرد صحیح و طول عمر سانتریفیوژ به رعایت دستورالعملهای عملیاتی و نگهداری مناسب بستگی دارد. همیشه لولهها را به صورت متوازن (balanced) در روتور قرار دهید تا از آسیب به دستگاه و حوادث احتمالی جلوگیری شود. تمیز کردن منظم روتور و محفظه، بررسی تاریخ انقضای روتورها و استفاده از لوازم جانبی مناسب برای هر نوع سانتریفیوژ ضروری است. آموزش پرسنل برای استفاده صحیح و ایمن از دستگاه نیز از اهمیت بالایی برخوردار است.