همه چیز درباره سانتریفیوژ یا گریزانه (دستگاه جدا کننده اجزای خون) - وبلاگ دانشگاه

به گزارش وبلاگ دانشگاه، اجزای خون و سایر مایعات آزمایشگاهی را با استفاده از سانتریفیوژ یا گریزانه جدا می نمایند. قانون نیروی گریز از مرکز نقش مهمی در عملکرد گریزانه دارد. با توجه به احتیاج آزمایش ها یا هدف جداسازی سرعت سانتریفیوژ ها متغیر است. گریزانه آزمایشگاهی چند منظوره، گریزانه دارای خلاء و میکرو سانتریفیوژ مهمترین انواع شناخته شده این دستگاه هستند.

وبلاگ دانشگاه | سرویس علوم - آیا با نیروی گریز از مرگز آشنایی دارید؟ آیا می دانید چرا سیارات به درون خورشید سقوط نمی نمایند؟ باید بدانید که این نیرو در دستگاه های آزمایشگاهی نیز کاربرد دارد. دانشمندان با آگاهی از وجود چنین نیرویی دستگاهی به نام گریزانه طراحی نموده اند. قبل از معرفی دستگاه گریزانه، فرض کنید درون یک اتوبوس نشسته اید، اتوبوس با سرعت به یک پیچ می رسد، هنگام پیچیدن اتوبوس شما به سمت مخالف پیچیدن پرتاب می شوید. طراحی این دستگاه نیز به همین صورت است. اگر به جای اتوبوس لوله آزمایشگاهی قرار دهیم و مایعات را درون آن بریزیم، با چرخاندن دایره شکل این لوله، اجزای مایع به سمت انتهای لوله پرتاب می شوند. به این نیرو نیروی گریز از مرکز و به این دستگاه سانتریفیوژ گفته می گردد. در ادامه با روش کار و انواع گریزانه آشنا می شوید.

سانتریفیوژ یا گریزانه وسیله ای آزمایشگاهی برای جداسازی مایعات، گاز ها و مواد سیال بر اساس غلظت و چگالی آن هاست. با چرخاندن ظرف محتوی مواد با سرعت زیاد به دور خود عمل جداسازی انجام می گیرد. در همین حال با استفاده از نیروی گریز از مرکز ایجاد شده مواد سنگین تر به بیرون پرتاب می شوند. این تجهیزات در بیشتر آزمایشگاه های دانشگاه ها و مراکز درمانی یه منظور پژوهش و جداسازی سلول ها، ویروس ها، پروتئین ها و اسید های نوکلئیک استفاده می گردد. انواع متعددی از سانتریفیوژ ها وجود دارد که براساس طراحی برنامه ریزی شده یا طراحی روتور تقسیم بندی می شوند. انواع متعددی از سانتریفیوژ ها با دور بالا و میکروسانتریفیوژ ها در دسترس محققان قرار می گیرد.

روش کار یک گریزانه آزمایشگاهی

اگر در دوران تحصیل خود شیمی یا زیست شناسی مطالعه نموده باشید، احتمالا از یک گریزانه آزمایشگاهی کوچک مشابه استفاده نموده اید. هرچند این وسیله ای نسبتا ساده است، اما به طور هوشمندانه و خیلی محکم طراحی شده تا بتواند در فرایند چرخش نمونه ها سرعت بی نهایت خود را تا 2 هزار دور در دقیقه یا بیشتر حفظ کند.

معمولا برای جدا کردن ذرات مختلف یک مایع یا جدا کردن اجزای جامد یک مایع از گریزانه یا سانتریفیوژ استفاده می گردد. در گریزانه با بهره گیری از نیروی گریز از مرکز مواد از یکدیگر جدا می شوند. گریزانه ها معمولا دارای یک محفظه هستند و درون این محفظه یک موتور تعبیه شده است. این موتور تک محور است و تنها حول یک محول می چرخد. برای این کار مایع یا مخلوط را درون لوله مخصوص دستگا ه گریزانه قرار می دهند. این لوله طوری در سانتریفیوژ قرار می گیرد که با چرخش موتور و در نتیجه چرخش لوله ها، مواد داخل لوله به سمت خارج از مرکز پرتاب می شوند. در نتیجه ذرات و مایعات سنگین تر در انتهای لوله جمع می شوند. زمانی که گریزانه خاموش گردد، مواد مایع به صورت لایه لایه و جدا از هم و غیر مخلوط مشاهده می شوند.

اگر از بالا نگاهی به درون سانتریفیوژ بیاندازیم، خواهیم دید که قطعات اصلی آن شامل موتور قدرتمند در مرکز، شافت، سر روتور قابل انحنا و تعداد زیادی حفره های جفت جفتی برای قرار دادن لوله های آزمایشگاهی می گردد. بعد از بارگیری کردن دستگاه درپوش آن خیلی محکم بسته می گردد. معمولا بر روی بدنه سانتریفیوژ ها قفلی وجود دارد تا زمانی که سانتریفیوژ باز است مانع از منفجر شدن آن گردد. سپس با چرخاندن پیچ تنظیم که بیرون از دستگاه و روی محفظه آن قرار گرفته است، سانتریفیوژرا روشن می نمایند و بسته به احتیاج دستگاه سرعت آن را تنظیم می گردد. تنظیم کردن سانتریفیوژ در سرعت بالا بسیار خطرناک است. اگر یک جفت از حفره ها خالی و بقیه پر باشند، اختلاف وزن آن ها باعث می گردد که دستگاه به طرز وحشتناکی آغاز به لرزیدن کند و لوله های داخل دستگاه بشکند. اما تنظیم کردن دقیق لوله های آزمایشگاهی درون حفره ها کار دشواری است. به همین دلیل دستگاه هایی مانند این دارای یک بست لاستیکی منعطف بروی محفظه است که اجازه می دهد حفره های بارگیری شده به طور صحیح از مرکز ثقل خود بچرخند و بدین صورت هر گونه نوسان ناخواسته ای را به حداقل برساند.

انواع سانتریفیوژ یا گریزانه و کاربردهای هر کدام

1. سانتریفیوژ آزمایشگاهی

سانتریفیوژ های آزمایشگاهی اغلب برای جداسازی اجزاء خون و اجزای داخلی همه سلول ها به منظور آنالیز قسمت های خاصی از سلول های بدن استفاده می گردد.

2. سانتریفیوژ ایزوپیکنیک

برای جداسازی نوکلئیک اسید ها مانند DNA استفاده می گردد.

3. سانتریفیوژ های افتراقی

برای خالص کردن ویروس ها، ریبوزوم های روکش دار و برای جداسازی ارگان های سلولی از عصاره های ناخالص سلولی استفاده می گردد.

4. انواع متفاوتی از سانتریفیوژ های آزمایشگاهی

میکرو سانتریفیوژ دستگاهی است که برای کار در حجم 2 میلی لیتر تا 0/2 میلی لیتر (میکروتیوب ها) طراحی شده است. این نوع گریزانه حدبیشتر 96 لوله را می تواند پشتیبانی کند، طراحی جمع و جوری داشته و حدبیشتر 30000 گرم وزن دارند.

5. سانتریفیوژ های بالینی یا درمانگاهی

دستگاهی است که برای کاربرد های بالینی مانند لوله های انتقال خون طراحی شده است. سرعت این دستگاه کم است.

6. سانتریفیوژ های چند منظوره سریع

دستگاهی است که برای کار با لوله های بزرگتر و تنوع بسیار زیاد طراحی شده است.

7. اولترا سانتریفیوژ های مستقل (تحلیلی-تدارکی)

به علت گرمای ایجاد شده از اصطکاک هوا حتی در اولترا سانتریفیوژ ها، جایی که روتور در خلا مناسب به کار می افتد و به نگهداری نمونه ها در درجه حرارت مناسب احتیاج است، بسیاری از سانتریفیوژ های آزمایشگاهی مجهز به یک سیستم خنک نماینده می شوند و درجه حرارت آن ها را تنظیم می نماید.

طبقه بندی سانتریفیوژ ها

1. سانتریفیوژ چند منظوره

دسته ای از سانتریفیوژ های عریضی که با داشتن فضای سکو مانندی تعیین شده اند. بر اساس پژوهش های لازم انواع متفاوتی از این نوع سانتریفیوژ ها با ابعاد مختلف در نظر گرفته شده اند. بالاترین سرعت بر حسب دور در دقیقه می تواند کمتر از 100 تا بالاتر از xg 50000 باشد. حجم لوله ها می تواند میانگینی بین کمتر از 1 میلی متر (از قبیل: لوله هایی با PCE) و چند لیتر باشد. طبق معمول انواع مختلف روتور ها از قبیل روتور با زاویه ثابت، روتور چرخشی یا روتور افقی قابل جایگزینی هستند.

2. سانتریفیوژ چند منظوره مجهز به سیستم خنک نماینده

دستگاه های محکم و ایده آل برای سانتریفیوژ کردن نمونه های حساس به دما از قبیل سلول های زنده، سلول های حیوانی ویا پروتئین ها هستند. بسیاری از ویژگی های قابل جایگزینی روتور ها و آداپتور ها در این مدل ازسانتریفیوژ باعث شده تا بتواند ظرفیت پذیرش حجم ها مختلف از نمونه های کمتر از 1 میلی لیتر تا چند لیتر را داشته باشد. سرعت آن نیز متغیر است و در بعضی از مدل ها به به 60000xg هم می رسد.

3. سانتریفیوژ بالینی چند منظوره

سانتریفیوژ هایی محکم، با سرعت پایین و مناسب برای جداسازی تمام اجزا خون از قبیل سرم، پلاسما، گلبول های قرمز و دیگر مایعات موجود در بدن است. میانگین سرعت بین 200 دور در دقیقه تا 6000 دور در دقیقه متغیر است. بیشتر سانتریفیوژ های بالینی می توانند ظرفیت پذیرش لوله های معمولی را داشته باشند، اما اندازه لوله های مخصوص و محل قرار دریافت آن ها را باید کنترل کرد.

4. میکرو سانتریفیوژ

تجهیزات موجود در بسیاری از آزمایشگاه های تحقیقاتی که ظرفیت پذیرش لوله ها با حجم های پایین از قبیل 2 میلی لیتر، 5/1 میلی لیتر و 5 میلی لیتر و لوله های PCR را دارد. سرعت میکروسانتریفیوژ ها برای انجام آزمایش های معمولی تا سرعت 16000 دور در دقیقه می چرخد در حالی که تجهیزات تخصصی تر می توانند به سرعت 30000 دور در دقیقه نیز برسند. به علاوه سازندگان سانتریفیوژ ها نیز می توانند روتور های قابل جایگزین کردن و مبدل های لوله دار را پیشنهاد نمایند.

5. ساتریفیوژ دارای خلاء

این نوع از سانتریفیوژ ها می توانند از خلا، نیروی گریز از مرکز، درجه حرارت توام با گاز یا بدون گاز برای جداسازی حلال ها به منظور خشک کردن و تراکم استفاده نمایند. این وسیله برای آماده سازی یا خالص سازی نمونه هایی از قبیل ایدنوکلئیک ها، پروتئین ها، پیتید ها و مخلوط های دیگر به منظور اجرای طیف گسترده ای از تحقیقات استفاده می گردد. برای تبخیر ماده حلال از خلاء سانتریفیوژ های ساخته شده در سیستم های گرمایشی استفاده می گردد.

ایمنی

بار موجود در سانتریفیوژ آزمایشگاهی باید دقیقا متعادل گردد. این کار با استفاده از ترکیبی از نمونه ها و لوله های تعادل که همگی وزنی مشابه دارند و یا با استفاده از نمونه هایی با اندازه های مختلف و بدون لوله های تعادل انجام می گردد. تفاوت حتی جرم ناچیزی از بار می تواند در سرعت های بالا منجر به عدم تعادل نیرو گردد و این عدم تعادل نیرو باعث تغییر شکل شافت شده، ممکن است باعث آسیب به ما و حتی موجب آسیب و جراحت پرسنل گردد. بعضی از سانتریفیوژ ها مجهز به سیستم تشخیص عدم تعادل هستند که بلافاصله بعد از تشخیص دستگاه را از کار می اندازد.