سانتریفیوژ چیست؟

سانتریفیوژ Centrifuge از تجهیزات عمومی آزمایشگاهی است که برای جداسازی اجزای یک ترکیب مثل خون استفاده می شود. مکانیسم یک دستگاه سانتریفیوژ چرخش حول یک محور ثابت و جدا کردن اجزا با استفاده از نیروی گریز از مرکز می باشد. در حالت کلی تقسیم بندی انواع سانتریفیوژ بر اساس حداکثر میزان چرخش بر حسب rpm و نوع روتور آن انجام می گیرد. در این مقاله قصد داریم تا به معرفی سانتریفیوژ آزمایشگاهی و نکات مهم در رابطه با انتخاب و امنیت آن بپردازیم.

اساس کار سانتریفیوژ

سانتریفیوژ دستگاهی است که برای جدا نمودن مواد مخلوط (معمولاً مایعات) جهت دسترسی به اجزاء تشکیل دهنده آن، در آزمایشگاه ها مورد استفاده قرار می گیرد. در دستگاه سانتریفیوژ نمونه های عمدتاً مایع درون محفظه های استانداردی ریخته می شوند و موتوری که درون دستگاه تعبیه شده شروع به گرداندن دورانی شفتی می کند که این محفظه ها بدان وصل می باشند، در اثر چرخش سریع این محفظه ها که روتور نام دارند، نیروی گریز از مرکز به وجود می آید و این نیرو باعث می شود تا ذرات سنگین تر اجزاء مخلوط به سمت انتهای محفظه حرکت کنند و به همین ترتیب لایه های مجزا روی هم تشکیل می شوند. سانتریفیوژ ها با دو مؤلفه معرفی می شوند که عبارتند از سرعت گردش با واحد دور بر دقیقه (RPM) و نیروی گرانشی دورانی (RCF). سانتریفیوژ ها در اشل آزمایشگاهی معمولا از 4000 دور در دقیقه تا گاهی 200000 دور نیز می چرخند. در حین گردش دورانی و سریع روتور سانتریفیوژ، محفظه های حاوی نمونه به شکل افقی در می آیند، که در این حالت بیشترین نیروی گریز از مرکز تولید می شود. روتور هایی که با زاویه خاصی مثلا 30 یا 45 درجه به صورت ثابت قرار می گیرند، روتور Angel نامیده می شوند و روتور های با قابلیت باز شدن به صورت افقی را روتور Swing Out یعنی بیرون گریز می نامند.

انواع سانتریفیوژ

کاربرد دستگاه سانتریفیوژ اغلب در صنایع آزمایشگاهی، پزشکی، صنعتی، کشاورزی، محیط زیست و از این دست می باشد. دستگاه سانتریفیوژ بسته به نوع و محل کاربرد به انواع مختلفی تقسیم می شوند. به صورت کلی می توان گفت که سانتریفیوژ ها به 2 دسته سانتریفیوژ رومیزی و سانتریفیوژ ایستاده تقسیم می شوند که هر کدام از آن ها از انواع مختلفی دارند که با در نظر گرفتن عوامل متعدد باید آن ها را انتخاب نمود. سانتریفیوژ های ایستاده اغلب برای پردازش نمونه ها با حجم و سرعت بالا استفاده می شوند. سانتریفیوژ ایستاده به 3 دسته: اولتراسانتریفیوز، سانتریفیوژ با دور بالا و سانتریفیوژ با دور پایین تقسیم می شوند. همچنین سانتریفیوژ های رومیزی که در طیف وسیعی کاربرد دارند شامل انواع مختلفی هستند و از سانتریفیوژ های مقرون به صرفه به شمار می آیند.

سانتریفیوژ رومیزی

سانتریفیوژ های رومیزی در اشکال مختلفی از جمله: سانتریفیوژ رومیزی چند منظوره، میکروسانتریفیوژ، سانتریفیوژ های کلینیکال و غیره طراحی شده اند که هر کدام در طیف وسیعی از آنالیز ها کابرد دارند. در ادامه این مطلب به بررسی هر کدام از آن ها به تفکیک می پردازیم.

سانتریفیوژ های رومیزی چند منظوره

این نوع سانتریفیوژ ها از رایج ترین سانتریفیوژ های آزمایشگاهی هستند که در موارد بسیاری به کار گرفته می شوند و دارای انواع روتور، حجم و سرعت می باشند. این سانتریفیوژ ها به طور معمول برای کشت بافت، تحقیقات DNA/RNA، برداشت سلول، جداسازی درون سلولی، پروتئین و غیره استفاده می‌شوند. محدوده حجم معمولی این سانتریفیوژ به طور معمول از 0.2 میلی لیتر تا 750 میلی لیتر می باشد. از بهترین و کاربردی ترین سانتریفیوژ های رومیزی که دارای روتور های متنوع می باشد می توان به Centric350 از کمپانی دامل (Domel) اشاره کرد

میکروسانتریفیوژ ها

میکروسانتریفیوژ ها برای نمونه های با حجم کم کاربرد دارند، به صورت معمول روتور های میکروسانتریفیوژ برای لوله هایی با حجم 1.5 تا 2 میلی لیتر طراحی شده اند و برای این سانتریفیوژ ها لوله های معمولی و یک بار مصرف قابل استفاده می باشد. این نوع سانتریفیوژ بیشتر در موارد مربوط به PCR و مولکولی، آنالیز های مرتبط با ماده های ژنیتیکی از جمله: DNA و RNA،  جداسازی پلاسمید ها، کیت های آزمایشگاهی miniprep و سایر موارد آزمایشگاهی و تحقیقاتی مورد استفاده قرار می گیرد.

سانتریفیوژ های کلینیکال

سانتریفیوژ های کلینیکال برای استفاده در بیمارستان ها و کلینیک ها طراحی شده اند و برای چرخاندن نمونه ها با سرعت پایین مناسب هستند. به طور معمول سانتریفیوژ های کلینیکال برای لوله های 3 تا 15 میلی لیتر مناسب هستند. از مشهورترین سانتریفیوژ های کلینیکال می توان به دستگاه سانتریفیوژ Centric 220 CF اشاره نمود.

سانتریفیوژ ایستاده

برخلاف سانتریفیوژ های رومیزی سانتریفیوژ های ایستاده دارای پایه های مخصوص می باشند و روی زمین قرار می گیرند. سانتریفیوژ ایستاده دارای انواع مختلف می باشد که به اختصار به بررسی هر کدام می پردازیم.

سانتریفیوژ های ایستاده با سرعت خیلی بالا

یکی از پرکاربرد ترین سانتریفیوژ ها در آزمایشگاه های هسته ای سانتریفیوژ های ایستاده با سرعت خیلی بالا می باشد این سانتریفیوژ ها که چند منظوره هستند دارای ظرفیت 1.5 میلی لیتر تا 1000 میلی لیتر می باشد و به صورت معمول 40 روتور دارند و جهت جداسازی سلول‌ها، رسوب پروتئین، کشت بافت، جداسازی درون سلولی (به عنوان مثال، اجسام گلژی، ریبوزوم)، جداسازی DNA/RNA و پلاسمید ها به کار گرفته می شوند.

اولتراسانتریفیوژ

اولتراسانتریفیوژ برای گردش در سرعت های بالا طراحی شده است و بیشترین و مهم ترین کاربرد را در حوزه پلیمر، بیوشیمی و زیست‌شناسی مولکولی دارد. اولترا سانتریفیوژ ها خود به 2 دسته تقسیم می شوند که هر کدام دارای شتاب و ظرفیت مختص به خود می باشند. کاربردهای رایج اولتراسانتریفیوژ عبارتند از: جداسازی ذرات ویروس، جداسازی DNA، جداسازی پروتئین یا RNA همچنین این سانتریفیوژ ها اخیرا در حوزه نانو کاربرد دارند.

سانتریفیوژ های سرعت پایین

سانتریفیوژ های سرعت پائین دارای ظرفیت بالا و سرعت پایین می باشد و ظرفیت آن به طور معمول بین 1.5 میلی لیتر تا 2000 میلی لیتر است و کاربرد رایج آن برای جداسازی کامل سلول ها است، به عنوان مثال: جداسازی گلبول های قرمز و پلاکت های خون به صورت کامل و دومین کاربرد رایج آن در صنعت داروسازی است.

موارد کلیدی هنگام انتخاب سانتریفیوژ

سانتریفیوژ یکی از تجهیزات مهم  آزمایشگاهی است و نوعی سرمایه گذاری برای آزمایشگاه ها محسوب می گردد، به همین جهت انتخاب صحیح سانتریفیوژ امری مهم و ضروری تلقی می شود. هنگام انتخاب سانتریفیوژ باید به عوامل متعددی از جمله ماده مورد آنالیز، حجم ماده، فضای آزمایشگاه و غیره توجه شود. همچنین به خریداران توصیه می شود که با طیف وسیعی از سانتریفیوژ ها آشنایی پیدا کرده و مدلی را انتخاب نمایند که با نیاز شخص مطابقت کامل داشته باشد. به عنوان مثال کمپانی اروپایی Domel انواع سانتریفیوژ ها را با سرعت و حجم های مختلف به بازار ارائه داده است که هر کدام برای هدف خاصی طراحی شده است، لذا برای انتخاب آن حتما باید با کارشناس مشورت نمود. در لیست زیر به چند مورد مهم که در هنگام خرید سانتریفیوژ باید به آن دقت شود می پردازیم:

• فضای آزمایشگاه
• ایمنی سانتریفیوژ
• سرعت سانتریفیوژ
• انتخاب صحیح روتور سانتریفیوژ
• حجم مورد نظر هنگام آنالیز
• تعداد لوله و نمونه ها در روز
• تعیین نوع لوله برای سانتریفیوژ
• حداقل و حداکثر نیروی گریز از مرکز
• پشتیبانی سانتریفیوژ از برنامه ها
• تعداد افرادی که از سانتریفیوژ استفاده می کنند

ایمنی سانتریفیوژ

در تمامی آزمایشگاه های جهان، مقرراتی در راستای افزایش ایمنی و بهداشت محیط های آزمایشگاهی وضع شده است. یکی از مواردی که به افزایش ایمنی آزمایشگاه کمک می کند؛ خرید دستگاه استاندارد و استفاده صحیح از آن می باشد. لازم به ذکر است که ایمنی سانتریفیوژ از اهمیت ویژه ای برخوردار است زیرا این دستگاه به دلیل وجود نیروی فیزیکی و خطر های احتمالی، ممکن است به کاربران آسیب رساند، لذا کاربران باید دستوالعمل های ارائه شده را به صورت کامل اجرا کرده و کارکنان با همفکری یکدیگر و بهره مندی از مشاوره کارشناس مربوطه؛ سانتریفیوژ با کیفیت و ایمن تهیه نمایند. از جمله سانتریفیوژ های ایمنی که به بازار ارائه شده است سانتریفیوژ های اروپایی دامل (Domel) می باشد، این کمپانی با انتشار ویدیو هایی از تست ایمنی سانتریفیوژ های خود، این موضوع را به اثبات رسانده است.

حوادث فاجعه بار در صورت عدم ایمنی سانتریفیوژ

حوادثی که در حین کار با سانتریفیوژ ها به وقوع می پیوندند ممکن است خطرات جانی به بار آورد. به عنوان مثال: ممکن است برخی از سانتریفیوژ ها در حین کار بلند شوند و صدمات جبران ناپذیری به کاربران وارد نمایند، لازم به ذکر است که کمپانی دامل مستنداتی برای اثبات ایمنی سانتریفیوژ های خود در همین زمینه ارائه داده است. همچنین خرابی سانتریفیوژ به معنای از دست رفتن نمونه مورد آنالیز می باشد به همین جهت سازندگان سانتریفیوژ تدابیری برای روتور ها و لوله های آزمایش اندیشده اند تا از وقوع حادثه جلوگیری نمایند. استاندارد هایی که برای سانتریفیوژ ها ارائه می شوند باید با استاندارد IEC مطابقت داشته باشند، این استاندارد مقررات الکترونیکی را مورد بررسی قرار می دهد و خرابی هایی احتمالی دستگاه و خرابی هایی که منجر به آسیب رساندن به روتور می شود را بررسی می نماید.

ایمنی روتور سانتریفیوژ

اغلب روتور های سانتریفیوژ به خصوص اواترا سانتریفیوژ ها با استفاده مکرر فرسوده می شوند و حداکثر دور آن ها به تدریج کاهش می یابد. دلیل این امر فشار زیاد ناشی از گرانش بالا می باشد که در نهایت منجر به شکست روتور و بروز حادثه می گردد. لذا توصیه می شود که در ابتدا کاربران، سانتریفیوژ های با کیفیت خریداری نمایند و به صورت مداوم روتور های آن را بررسی کنند. لازم به ذکر است که روتور های جدید که از فیبروکربن ساخته می شوند مانند روتور های قدیمی که از جنس آلمینیومی می باشد شکننده نیستند و عمر آن ها مفید است و در صورت خرابی و یا نشت نمونه این نوع روتور انرژی کمتری آزاد کرده و خرابی کمتری به دستگاه وارد می کند.

ایمنی سانتریفیوژ در برابر خطرات زیستی

امروزه لوله های های سانتریفیوژ در انواع و ظرفیت های مختلف در بازار وجود دارد اما تمامی آن ها یک خصیصه مشترک دارند و آن شکننده بودن آن ها است. لازم به ذکر است که نمونه های خطرناک زیستی اگر از بین بروند سانتریفیوژ را آلوده می کنند که در این شرایط باید آن ها را تمیز و ضد عفونی نمود. توصیه می شود که جهت انجام این امر مقاله مراحل تمیز کردن سانتریفیوژ را مطالعه فرمایید. همچنین در صورت وقوع این اتفاق؛ نمونه مورد آنالیز از بین می رود و این امر می تواند مشکل ساز شود.

آموزش کاربران در رابطه با ایمنی سانتریفیوژ

سانتریفیوژ ها مانند سایر تجهیزات آزمایشگاهی دارای کاربران متعددی می باشند و آموزش کاربران به خصوص افراد جدید در رابطه با طرز کار و ایمنی سانتریفیوژ امری مهم و ضروری است. همچنین کمپانی هایی که سانتریفیوژ تولید می کنند تدابیری برای استفاده ایمن از سانتریفیوژ ها اندیشیده اند به عنوان مثال: برخی از سانتریفیوژ ها این قابلیت را دارند که با رمز عبور فعال شوند.

در صورتی که قصد خرید دستگاه سانتریفیوژ را دارید می توانید از راهنمایی کارشناسان مجرب شرکت تجهیزات آزمایشگاهی ری نور آزما بهره مند شوید. همچنین این شرکت مفتخر است که نماینده انحصاری کمپانی دامل در ایران می باشد، لازم به ذکر است که کمپانی اروپایی دامل به عرضه با کیفیت ترین سانتریفیوژ های آزمایشگاهی و سایر تجهیزات آزمایشگاهی در جهان می پردازد.