سانتریفیوژ آزمایشگاهی

جایی که دقت، سرعت و نوآوری در آزمایش‌های علمی و پزشکی تعیین‌کننده پیشرفت‌های بشری است، سانتریفیوژ آزمایشگاهی ارائه شده توسط آرکاراد تجارت به عنوان یکی از ابزارهای بنیادین ظاهر شده است.

این دستگاه نه تنها روش‌های تحقیق، تشخیص و تولید دارو را دگرگون کرده، بلکه پایه‌ای برای کشف‌های بزرگ مانند شناسایی DNA شده است. با بهره‌گیری از نیروی گریز از مرکز، سانتریفیوژ امکان جداسازی ذرات محلول بر اساس اندازه، شکل، چگالی، ویسکوزیته محیط و سرعت روتور را فراهم می‌کند و نقش کلیدی در انقلاب علوم زیستی و پزشکی ایفا کرده است.

ذرات در یک محیط مایع معلق هستند و در لوله‌های سانتریفیوژ قرار می‌گیرند، سپس روتور با سرعت مشخص می‌چرخد و نیروی گریز از مرکز بر ذرات اعمال می‌شود.

سانتریفیوژ آزمایشگاهی چیست؟ 

سانتریفیوژ کردن تکنیکی است که برای جداسازی ذرات محلول با توجه به اندازه ، شکل ، چگالی ، ویسکوزیته محیط و مناسب با سرعت روتور مورد استفاده قرار می گیرد. ذرات در یک محیط مایع معلق هستند و در یک لوله سانتریفیوژ آزمایشگاهی قرار می گیرند. سپس لوله در یک روتور قرار می گیرد و با سرعت مشخص می چرخد. چرخش روتور حول یک محور مرکزی ، نیروی گریز از مرکز را بر روی ذرات معلق موجود در سوسپانسیون ایجاد می کند.

هدف از استفاده سانتریفیوژ در آزمایشگاه‌ها هدف اصلی، جداسازی ذرات با چگالی متفاوت مانند سلول‌ها، پروتئین‌ها، ویروس‌ها یا اجزای خون است. بدون این فناوری، فرآیندهای تحقیقاتی و تشخیصی کند و ناکارآمد بودند، اما سانتریفیوژ سرعت و دقت را به سطحی رسانده که تحقیقات مدرن را ممکن کرده است. در زیست‌شناسی، این ذرات معمولاً سلول‌ها، اندامک‌های درون‌سلولی یا مولکول‌های بزرگ هستند. سانتریفیوژ برای جمع‌آوری سلول‌ها، رسوب دادن DNA، خالص‌سازی ذرات ویروس و تشخیص تفاوت‌های ظریف در ترکیب مولکول‌ها استفاده می‌شود.

عوامل تاثیرگذار در سانتریفیوژ 

• چگالی نمونه و محلول
• دما / ویسکوزیته
• فاصله ذرات از یکدیگر
• سرعت چرخش

دو نوع روش سانتریفیوژ وجود دارد. یکی مقدماتی است و هدف آن جداسازی ذرات خاص و دیگری تحلیلی است که شامل اندازه گیری خصوصیات فیزیکی ذرات رسوبی است. هنگام چرخش روتور در سانتریفیوژ ، یک نیروی گریز از مرکز بر روی هر ذره موجود در نمونه اعمال می شود. ذره سپس با سرعت متناسب با نیروی گریز از مرکز اعمال شده بر روی آن رسوب می کند. ویسکوزیته محلول نمونه و خصوصیات فیزیکی ذرات نیز بر میزان رسوبگذاری هر ذره تأثیر می گذارد.

در یک نیروی گریز از مرکز ثابت و ویسکوزیته مایع ، میزان رسوب یک ذره با اندازه آن (وزن مولکولی) و به تفاوت بین چگالی ذرات و چگالی محلول متناسب است.

سانتریفیوژ ها به صورت  گسترده ای در آزمایشگاه های تحقیقاتی زیست، شیمی، میکروبیولوژی ، داروسازی ، فناوری های نانو و و بسیاری دیگر از آزمایشگاه کاربرد دارد. شرکت آرکا راد تجارت (ARTECO) تامین کننده انواع تجهیزات آزمایشگاهی مواد شیمیایی و هم چنین انواع سانتریفیوژ ها می باشد.

فرایند رسوب گذاری

در یک محلول ، ذراتی که دانسیته یا چگالی آنها بالاتر است رسوب کرده (ته نشین می شوند) ذرات سبک تر بر روی سطح شناور می مانند. هرچه اختلاف چگالی بیشتر باشد ، حرکت آنها سریعتر خواهد بود. اگر در چگالی ذرات (شرایط ایزوپیکونیک) تفاوتی وجود نداشته باشد ، ذرات ته نشین نمی شوند.

کاربرد سانتریفیوژ آزمایشگاهی در آنالیز 

نمونه‌های ویروسی و باکتریایی در میکروبیولوژی، سانتریفیوژ ویروس‌ها و باکتری‌ها را ته‌نشین می‌کند تا ساختار و رفتار آن‌ها مطالعه شود، که پایه‌ای برای توسعه داروهای ضدمیکروبی است.

تأثیر سانتریفیوژ در علوم بیولوژی و تحقیقات مولکولی

استخراج DNA، RNA و پروتئین‌ها در بیولوژی مولکولی، سانتریفیوژ ابزار اصلی برای استخراج اسیدهای نوکلئیک و پروتئین‌هاست. این فرآیندها پایه تولید واکسن، دارو و کیت‌های ژنتیکی هستند و نقش کلیدی در تحقیقات ژنومی دارند.

استفاده در سلول‌کِشت و بیوتکنولوژی در سلول‌کشت، سانتریفیوژ سلول‌ها را از محیط کشت جمع‌آوری می‌کند و برای آزمایش‌های بعدی آماده می‌سازد، که در مهندسی بافت و درمان‌های سلولی حیاتی است.

نقش در تولید واکسن و داروهای زیستی در داروسازی

سانتریفیوژهای سرعت بالا مواد زیستی را تصفیه می‌کنند. واکسن‌های mRNA مانند واکسن‌های کووید-19، در مراحل تولید به سانتریفیوژ وابسته‌اند و این فناوری سرعت پاسخ به پاندمی‌ها را افزایش داده است.

فرایند رسوب‌گذاری در یک محلول، ذراتی که چگالی‌شان بالاتر است رسوب می‌کنند (ته‌نشین می‌شوند) و ذرات سبک‌تر بر سطح شناور می‌مانند. هرچه اختلاف چگالی بیشتر باشد، حرکت سریع‌تر است. اگر تفاوتی در چگالی وجود نداشته باشد (شرایط ایزوپیکونیک)، ذرات ته‌نشین نمی‌شوند. دو نوع روش سانتریفیوژ وجود دارد: مقدماتی (برای جداسازی ذرات خاص) و تحلیلی (برای اندازه‌گیری خصوصیات فیزیکی ذرات رسوبی).

نقش سانتریفیوژ در علوم پزشکی

جداسازی سلول‌ها، پلاسما و سرم خون در آزمایشگاه‌های تشخیص، سانتریفیوژ اجزای خون را جدا می‌کند تا سطوح قند، چربی و آنزیم‌ها بررسی شود. این فرآیند در تشخیص بیماری‌ها حیاتی است و بدون آن، درمان بیماران مختل می‌شد.

استفاده در بانک‌های خون و مراکز تشخیص

در بانک‌های خون، سانتریفیوژ سلول‌های قرمز، پلاکت و پلاسما را تفکیک می‌کند تا فرآورده‌های خونی تهیه شود. سانتریفیوژهای خون در تحقیقات پزشکی، کشف نشانه‌های مولکولی بیماری‌ها و رمزگشایی ژنتیکی را پیش می‌برند.

انواع سانتریفیوژ آزمایشگاهی و تفاوت کاربرد آن‌ها

سانتریفیوژها به طور گسترده در آزمایشگاه‌های زیست، شیمی، میکروبیولوژی، داروسازی، فناوری نانو و غیره کاربرد دارند. انواع سانتریفیوژ آزمایشگاهی عبارتند از:

1. میکروسانتریفیوژ:

برای حجم‌های کوچک (کمتر از 2 میلی‌لیتر)، ایده‌آل برای تحقیقات مولکولی و دانشگاهی. مثلاً Thermo Scientific™ Heraeus™ Fresco™ 21 با حداکثر سرعت 14,800 rpm و RCF 21,100 x g.

2. سانتریفیوژ رومیزی کوچک (Benchtop):

برای کاربردهای بالینی مانند جداسازی PPP و PRP، با سرعت تا 6000 rpm. مثلاً Hettich ROTINA 380 با ظرفیت 4 x 290mL و RCF تا 24,400 x g.

3. سانتریفیوژهای آزمایشگاه عمومی:

با فناوری نوآورانه روتور برای انعطاف‌پذیری، مانند Hettich ROTANTA 460 با ظرفیت 3 لیتر.

4. سانتریفیوژ با ظرفیت بالا:

برای جداسازی‌های تکرارپذیر در بانک خون، مانند J.P SELECTA با ظرفیت تا 9600 ml و دمای -20 تا 40 درجه سانتی‌گراد.

5. سانتریفیوژ سرعت بالا:

برای جمع‌آوری میکروارگانیسم‌ها و پروتئین‌ها، با کنترل میکروپروسسور.

6. اولتراسانتریفیوژ:

برای جداسازی ماکرومولکول‌ها و مطالعات سینتیکی، با سرعت فوق‌العاده بالا.

7.سانتریفیوژ یخچال‌دار:

برای نمونه‌های حساس به دما، مانند Eppendorf 5427 R با محدوده دمایی -11 تا 40 درجه سانتی‌گراد.

8. سانتریفیوژ خلا:

برای تغلیظ نمونه‌ها با خلاء، مانند Eppendorf Vacufuge plus برای خشک کردن نمونه‌های متعدد بدون آلودگی.

نکات مهم در انتخاب و نگهداری سانتریفیوژ 

معیارهای انتخاب بر اساس نوع نمونه و سرعت چرخش توجه به ظرفیت، سرعت، خنک‌سازی و نوع روتور (ثابت یا متحرک) ضروری است تا دقت نتایج و طول عمر دستگاه افزایش یابد.

نکات ایمنی در استفاده از سانتریفیوژ

تعادل لوله‌ها، بسته بودن درپوش و تمیز بودن روتور را همیشه بررسی کنید. استفاده نادرست می‌تواند باعث آسیب شود، بنابراین آموزش پرسنل کلیدی است.

برنامه‌ریزی برای سرویس و کالیبراسیون دوره‌ای

سرویس هر شش ماه یک‌بار توسط متخصصان، عملکرد را بهینه نگه می‌دارد.

چرا سانتریفیوژ هنوز قلب تپنده آزمایشگاه‌هاست؟ 

پس از بیش از 150 سال، سانتریفیوژ همچنان ابزاری غیرقابل‌جایگزین است. از کشف DNA تا تولید واکسن‌های مدرن و نوآوری‌های ارزان برای جهان سوم، این دستگاه انقلاب در پزشکی و بیولوژی ایجاد کرده و مسیر پیشرفت علم را هموار ساخته است. با ادامه پیشرفت‌های تکنولوژیکی، سانتریفیوژ نه تنها قلب آزمایشگاه‌ها باقی می‌ماند، بلکه آینده‌ای روشن‌تر برای سلامت جهانی وعده می‌دهد.

سوالات متداول (FAQ) درباره سانتریفیوژ آزمایشگاهی