سانتريفيوژ آزمايشگاهي ، يكي از ابزارات آزمايشگاه تشخيص طبي هست كه با استفاده از نيروي موتور خود ، نمونه مايع را با سرعت بسيار زيادي به چرخش درميارند .بسته به اندازه و ظرفيت نمونه سانتريفيوژهاي مختلفي وجود دارد . مانند تمام سانتريفيوژ ها ، سانتريفيوژهاي پزشكي هم توسط اصل رسوبي مواد در سرعت بالا كار مي كنند كه در ان شتاب جاذبه اي مركزي ، باعث جدا شدن مواد به دو نوع ناحيه كم و پر تراكم مي شود .

 عملكرد - Operation

افزايش نيروي گرانشي به طور موثري باعث جمع شدن نمونه به طور سريع و كامل تري در زير تيوب مي شود و مايع باقي مانده در بالاي تيوب سوپرناتانت يا supernate مي نامند .

بعد از اينكه حالت فوق رخ داد با استفاده از پيپت پاستور مايع روئي را مكش مي كنيم به طوري كه مكش ما هيچ گونه اختلالي در رسوب ايجاد نكند به عبارت ديگر تنها مايع روئي را مي كشيم و با رسوب كاري نخواهيم داشت . سرعت سانتريفيوژها با توجه به مقدار انرژي گريز از مركز كه به نمونه وارد مي شود اندازه گيري مي شود و معمولا با واحد دور در دقيقه ,revolutions per minute (RPM)  و يا( relative centrifugal force (RCF  سنجيده مي شود .

• سرعت رسوب ذرات در سانتريفيوژ بستگي به اندازه و شكل ذرات ، شتاب سانتريفيوژ ، كسر حجم مواد جامد ، اختلاف چگالي ذره با مايع و ويسكوزيته بستگي دارد .

 

انواع سانتريفيوژ - Types    

انواع مختلفي از سانتريفيوژ ها طراحي و ساخته شده هست

1. سانتريفيوژ افتراقي : اغلب براي جدا كردن ارگان خاصي از مجموعه سلولها براي بررسي قسمت خاصي از سلولهاي بدن مورد استفاده قرار مي گيرد .
2. سانتريفيوژ ايزوپيكنيك : اغلب براي جدا كردن نوكلوئيك اسيد ها مانند DNA مورد استفاده قرار مي گيرد .
3. سانتريفيوژ گراديان ساكاروز : اغلب براي تخليص ويروس هاي انولوپ دار و يا ريبوزوم ها مورد استفاده قرار مي گيرد . همچنين براي جداسازي ارگان خاصي از عصاره سلولي خام از اين نوع سانتريفيوژ استفاده مي كنيم .

انواع مختلفي از سانتريفيوژ آزمايشگاهي وجود دارد :

1. ميكرو سانتريفيوژ : دستگاهي هست براي كار در حجم بين  0.2 ml تا  2.0 ml (ميكروتيوب ها) ، حداكثر 96 لوله را مي توانند پشتيباني كنند ، طراحي جمع و جوري دارند و حداكثر 30000 گرم وزن دارند .
2. سانتريفيوژ باليني يا كلينيكي : دستگاهي هست براي كاربردهاي باليني مانند لوله هاي انتقال خون و داراي سرعت كمتري هستند .
3. سانتريفيوژ چند منظوره روميزي : دستگاهي يراي كار با تيوب هاي بزرگ و داراي تنوع بسيار زيادي هستند .
4. سانتريفيوژ STAND ALONE : دستگاه هاي سنگين مانند يولترا سانتريفيوژ

• بسياري از سانتريفيوژ ها داراي سيستم خنك كننده و يا بدون سيستم خنك كننده هستند . شركت هاي مختلفي با برند هاي مختلف انواع سانتريفيوژها را روانه بازار مي كنند كه از مهمترين انها مي توان به Eppendorf, Thermo-Heraeus, Thermo-Sorvall, Hettich, Beckmann-Coulter يا  Sigma اشاره كرد .

در تصاوير دو نوع سانتريفيوژ كوچك و بزرگ را مشاهده مي كنيد . تصوير سمت راست ، يك نوع سانتريفيوژ كوچكي هست كه امروزه در بسياري از مراكز مورد استفاده قرار مي گيرد و به طور رايج در هر آزمايشگاهي وجود دارد . شكل سمت چپ سانتريفيوژ بزرگي است كه در مراكز آزمايشگاهي بزرگ و در مراكزي كه داراي نمونه هاي بسياري زيادي هستند استفاده مي شود . براي بزرگنمايي عكس ها ، بر روي آنها كليك كنيد

 

تاريخچه  سانتريفيوژ - History

مهندس ارتش انگليسي به نام Benjamin Robins ، دستگاه بازويي چرخشي براي شناسايي داروها ايجاد كرده بود .  در سال 1879 ، Antonin Prandtl ، براي اولين بار سانتريفيوژهاي امروزي را براي جداسازي  خامه از شير مورد استفاده قرار داد . در سال 1879 ، Gustaf de Laval ، نشان داد كه از سانتريفيوژ ميتوان براي كارهاي تجاري استفاده كرد . ابعدا مختلفي از سانتريفيوژ ها گسترش يافته است و طيف وسيعي از عملكردها را از ميلي ليتر تا ليتر را مي تواند مورد ارزيابي قرار دهد .

تصويري از يك سانتريفيوژ متعلق به قرن 19 كه با دست مي چرخيد.

 

توجه به  ميكرو سانتريفيوژ ها ،  در سال 1962 ، توسط شركت آلماني " Netheler & Hinz Medizintechnik "- كه امروزه با نام eppendorf شناخته مي شود –   توسعه يافت و اين شركت سيستم ميكروليتري را براي اهداف ازمايشگاهي مورد استفاده قرار داد . تيوب هاي پلاستيكي ميكرو  و ميكرو سانتريفيوژ ها (مدل 3200) در آزمايشگاه ها براي تجزيه و تحليل در مقايس ميكروليتر مورد استفاده قرار مي گيرد . ميكرو سانتريفيوژ هاي اوليه داراي  يك  دستگيره براي كنترل زمان و فضا براي 12 ميكروتيوب داشتند كه در يك زاويه ثابت مي چرخيدند ولي  فناوري هاي پيشرفته امروزي مانند خنك كننده ، برنامه ريزي ، تشخيص عدم تعادل خودكار ، كاهش  سروصدا ، تغيير سيستم هاي روتر  و ... باعث پيشرفت هاي بسيار زيادي  در اين زمينه شده هست .

 سيستم ميكروليتر ، نقطه شروعي براي طيف گسترده اي از ابزارهاي براي آزمايشگاه مولكولي بوده است  كه توسط بسياري از شركت هاي زيست فناوري  توسعه يافت .

 

طراحي - design

سانتريفيوژ آزمايشگاهي در شيمي ، زيست شناسي و بيوشيمي براي جداسازي  مواد جامد ازمايع در يك سوسپانسيون  مورد استفاده قرار ميگيرد . مواد جامد مي تواند تركيبات غير محلول ، بيومولكول ها ، ارگان هاي سلولي و يا سلول كامل باشد . سانتريفيوژ ها از نظر سرعت و ظرفيت بسيار متنوع هستند . سانتريفيوژ ها معمولا داراي روتوري هستند كه در آن 2،4،6 و يا چاه هاي بسيار زياد هستند كه در آنها لوله هاي ازمايش قرار مي گيرد . زماني كه يك سوسپانسيون در يك دستگاه سانتريفيوژ قرار مي گيرد ، مواد جامد در ته لوله آزمايش ته نشين مي شوند و باعث ايجاد يك ديواره مخلوطي مي شود . اين ديواره باعث مي شود تا مايع روئي ياهمان سوپرناتانت به آساني از سوسپانسيون جدا شود .

به طور كلي دو نوع روتور وجود دارد :

• روتور با زاويه ثابت : اين روتور ها محكم و جمع و جور هستند و معمولا از الومينيوم ساخته مي شوند . در آنها چاهك هايي با زاويه ثابت (براي نمونه با زاويه 45 درجه) تعبيه شده هست كه محل قرار گيري تيوب هاي نمونه است .
• روتور چرخشي يا روتور افقي : روتور شبيه صليب است و به آن سطل هم گفته مي شود . در اين سطل تيوب هاي مختلفي مي تواند ساتريفيوژ شود .

 روتور توسط درب روتور بسته مي شود . روتور در داخل چمبري قرار دارد كه توسط درب فلزي سانتريفيوژ پشتيباني مي شود . درب باز مانع از چرخش موتور روتور مي شود . در زمان سانتريفيوژ درب قفل مي شود درب بسته باعث حفاظت فرد در برابر برخورد با روتور مي شود كه با سرعت بسيار بالا در حال حركت هست . محفظه روتور و درب روتور طوري طراحي شده اند كه در صورت شكستن لوله ها حتي در حداكثر سرعت ، هيچ خطري فرد ازمايش كننده را تهديد نمي كند . قبل از سانتريفيوژ ، بايد لوله هاي موجود در روتور با استفاده از بلانك و يا ساير نمونه ها بالانس شود . با توجه به اهميت اين موضوع (براي خودمون بارها اتفاق افتاده!!) امروزه سانترفيوژ ها به   حس گر تشخيص عدم تعادل خودكار مجهز شده اند .

 براي ديدن تصوير در اندازه بزرگ بر روي عكس كليك كنيد .

 

ميكروتيوب هاي سانتريفيوژ - Centrifuge tubes

اين تيوب هاي داراي اندازه كوچكي هستند و به آنها Microcentrifuge tubes و يا microfuge tubes مي گويند ، ظروف پلاستكي استوانه شكل كه داراي ته مخروطي و درپوش هستند به طور معمولي در ازمايشگاه مورد استفاده قرار مي گيرند. اين لوله ها در ازمايشگاه بيوشيمي و بيولوژي مولكولي  به منظور سانتريفيوژ و يا ذخيره  مقدار كمي از مايع مورد استفاده قرار مي گيرند . اين تيوب ها ارزان و يك بار مصرف هستند . بسياري از شيميدان ها و بيولوژيست ها از اين  ويال ها به جاي ويال هاي شيشيه اي استفاده مي كنند . اين روش وقتي كه مقدار كمتري از يك ماده در تيوب هست  و يا زماني كه مقدار كمتري از يك مايع را اضافه مي كنيم ، مفيد واقع خواهد شد چون ميكروسانتريفيوژ ها بعد از پيپت كردن و يا مخلوط كردن مي توانند قطرات را در ته لوله جمع آوري كنند .

براي بزرگنمائي بر روي عكس كليك كنيد .

ساختار پلي پروپيليني انها باعث مي شود كه انها را دماي هاي بسيار پايين  (-80 سانتي گراد دماي نيتروژن مايع) و يا با حلال هاي آلي مانند كلروفروم  استفاده كرد . تيوب ها در اندازه هاي مختلفي عرضه مي شوند ولي به طور عمومي در رنج  250 μL تا  2.0 mL هستند.  بيشترين اندازه مورد استفاده 1.5 mLاست . مي توان انها را ضد عفوني كرد (فشار يك اتمسفر – 120 درجه سانتي گراد – به مدت 20 دقيقه) و در كارهايي كه در انها اولويت با خلوص نمونه است مانند كارهاي مربوط به DNA و ميكروب ها به طور وسيع مورد استفاده قرار مي گيرند . با توجه به ارزش پايين و مشكل بودن تميز كردن پلاستيك ، بعد از كار كردن با اين تيوب ها انها را دور مي ريزيم . شركت Eppendorf يك علامت تجاري ثبت شده در توليد عمده اين ميكروتيوب ها هست .

 

در تصوير سه نوع ميكروتيوب ديده مي شود كه اندازه انها به ترتيب 2 و 1.5 ميكروليتر و 200 ميكروليتر هست. از اين تيوب ها در PCR استفاده مي شود .

ايمني - Safety

بعد از بارگيري و لود سانتريفيوژ بايد از تعادل روتور مطمئن شويم . كمترين ميزان  در حجم دو طرف ، در سرعت هاي بالا مي تواند نيروي غير تعادلي بسيار زيادي را ايجاد كند . اين نيروي عدم توازن در سرعت هاي بالاي روتور باعث صدمه به دستگاه ويا صدمه جاني شديدي خواهد شد . بازهم يادآوري مي كنيم كه برخي از دستگاه ها داراي كنترل توازن هستند كه برنامه كنترل كننده در صورت عدم تعادل در روتور ، باعث جلوگيري از كار سانتريفيوژ مي شود .

قبل از استفاده از دستگاه ، روتور و چاهك ها را بررسي كنيد . در حين حركت روتور دستگاه به هيچ وجه نبايد لمس شود چون چرخش روتور مي تواند باعث اسيب هاي جدي اي شود . يك مطلب جالبي هم كه هست و از منبع معتبري ذكر نشده و نياز به تحقيق دارد اين هست كه در اولرتاسانتريفيوژ در حين چرخش اگر كلا دستگاه از كار بافتد و روتوز ازاد شود نيرويي برابر با يك بمب را ازاد مي كند پس زياد مواظب باشيد .

زماني كه نمونه خطرناكي (بيوهزارد) را مي خواهيد سانتريفيوژ كنيد براي جلوگيري از خروج ذرات ائورسل و ايجاد مشكلات بعدي بر روي درب دستگاه واشر مخصوص قرار دهيد . بعد از سانتريفيوژ با روشن كردن هود ذرات ائورسل هم اگر ايجاد شده باشد حذف خواهد شد .

 اميدواريم كه مفيد واقع شده باشد . منتظر نظرات شما هستم.