اساس کار سانتریفوژها
اصول اساسی 
سانتریفوژ دستگاهی است که از نیروی گریز از مرکز (یعنی نیرویی که به واسطه چرخش است) برای چرخش مواد حول یک محور مرکزی استفاده میکند. این اصل، جهت مجزا کردن ذرات موجود جامد در یک محیط مایع بواسطه رسوب دادن این ذرات موجود در مایع بر اساس چگالی آن ها مورد استفاده قرار میگیرد. نیروی گریز از مرکز مواد سنگینتر را به سمت خارج از مرکز روتور هدایت میکند.
اساس کار سانتریفیوژ، عمل نیروی گریز از مرکز روی ذرات و مواد جامد در حال چرخش است که با شعاع میدان چرخشی و سرعت دوران و چرخش افزایش می یابد. میزان رسوب نیز بواسطه چگالی ذرات جامد تعیین می شود. ابتدا ذرات سنگین تر و با چگالی بیشتر رسوب می کنند و سپس ذرات سبکتر ته نشین می گردند. بسته به شرایط، ذرات بسیار سبک و کم وزن حتی ممکن است در تعلیق و سوسپانسیون باقی بمانند و ته نشین نشوند.
نیروی نسبی گریز از مرکز سانتریفیوژ بستگی به شعاع و سرعت دوران داشته و براساس فرمول زیر است و واحد آن نیز بر اساس ضریبی از (g (gravity بیان می شود:
RCF = 1. 118×10-5 x r x rpm2 (relative centrifugal force)
RCF = نیروی نسبی گریز از مرکز) نیروی سانتریفیوژ) (g)
r =شعاع سانتریفیوژ بر حسب سانتیمتر
Rpm= سرعت چرخش بر حسب دور در دقیقه
RCF (نیروی نسبی گریز از مرکز ) را می توان بوسیله ی نموگرام تعیین نمود:
نکته: جهت محاسبه RCF ، محاسبه r از مرکز چرخش دارای اهمیت است. زیرا به دلیل طراحی روتور، r از بالا به پایین محل نگهداری لوله متفاوت خواهد بود.
RCF را در یک روتور با زاویه ثابت در شرایطی که سرعت چرخش 12.000 دور در دقیقه است. برای محاسبه RCF باید معدل مقادیر RCF مورد استفاده قرار گیرد.
انواع سانتریفیوژ
دو نوع اصلی و عمدۀ سانتریفوژ وجود دارد: مقدماتی و تحلیلی
از سانتریفوژهای مقدماتی یا تدارکی برای جداکردن جامدات معلق در نمونه های بیولوژیکی از مایعات استفاده میشود. این نوع سانتریفوژ، معمول ترین نوع سانتریفوژ است.
سانتریفوژهای مقدماتی در اندازه و ظرفیت نمونه شان متفاوت اند؛ از دستگاه های سانتریفوژی که روی زمین قرار می گیرند تا آنها که ظرفیت و حجم کوچک و کمی دارند و می توان آنها را بر روی یک میز کار نیز قرار داد. برخی از آنها، محافظ های در برابر باد برای محافظت از استفاده کننده دارند و در برابر آلودگی بواسطه تشکیل احتمالی هرگونه “آئروسل” تنظیم می شوند. در بسیاری از کشورها، چنین چیزی برای حفظ ایمنی و جان استفاده کننده اجباری است.
از سانتریفوژهای تحلیلی ممکن است برای تعیین کمیت یک یا بیش از یک جزء و مؤلفه جامد در یک تعلیق و سوسپانسیون ترکیبی استفاده کرد. تنها سانتریفوژ از این نوع که در آزمایشگاه های پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد، سانتریفوژ میکروهماتوکریت است.
انواع سانتریفیوژ بر اساس سرعت
– سانتریفیوژهای با سرعت پایین (سانتریفوژهای رومیزی کلینیکی)
سرعت این مدل از سانتریفیوژها در حدود ۲۰۰۰ تا ۸۰۰۰ دور در دقیقه است. این نوع از سانتریفیوژها برای جداسازی اجزا و سلولهای خونی مورد استفاده قرار میگیرند.
– ساده ترین و ارزان ترین نوع سانتریفیوژ
– اغلب برای جداکردن مقادیر کم مواد (گلبول های قرمز، سلول های مخمر) مورد استفاده قرار میگیرند.
– سانتریفوژهای با سرعت بالا:
سرعت بالا: rpm 20000-25000
برای جداکردن مقادیر زیاد کاربرد دارند.
معمولاً مجهز به یخچال هستند. (دمای 0-4 درجه سانتیگراد)
تقریبا در هر آزمایشگاه تحقیقات بیوشیمی یافت میگردد.
برای سانتریفوژ میکروارگانیسم ها، محتویات سلولی، سلول ها، ارگانل های سلولی بزرگ، رسوبات سولفات آمونیم بکار میرود.
این دستگاه برای رسوب دادن ویروس ها، ارگانل های کوچک مانند، ریبوزوم ها یا مولکول ها کارایی کافی را ندارند.
– اولتراسانتریفوژ
سرعت چرخش روتور در این سانتریفیوژها بسیار بالا است؛ به طوری که گاهی سرعت این سانتریفیوژها به ۲۰۰٫۰۰۰ دور در دقیقه هم میرسد. از اولترا سانتریفیوژها برای جداسازی اجزا و ترکیبات کوچک (مانند جداسازی اجزای داخل سرمهای خونی به منظور کاهش کدورت سرم) استفاده میشود. این نوع از سانتریفیوژها کاربردهای گستردهای در تستهای دقیق آزمایشگاهی دارند.
برای جدانمودن ویروس ها، ارگانل های تحت سلولی (subcellular)، ترکیبات آنزیمی، مولکول هایی مانند: DNA ، RNA و پروتئین.
طبقهبندی سانتریفیوژها براساس روتور
روتور بخش اصلی هر سانتریفیوژ را به خود اختصاص داده است. از این رو، انواع مختلف روتور در غالب انواع مختلف سانتریفیوژ طبقهبندی میشوند:
-
سانتریفوژهای شناور (Swinging Bucket) (Horizontal Head)
این سانتریفیوژها در روتور خود لولایی دارند که ظروف نمونه را به روتور مرکزی وصل میکند. به همین در ابتدا، لولهها در حالت توقف، وضعیت عمودی و در حال حرکت، وضعیت افقی دارند ودر انتهای لوله رسوبات متراکم میشوند.
سانتریفوژهای با زاویه ثابت (Fixed Angle)
این سانتریفیوژها برای نگه داشتن ظروف نمونه در یک زاویه ثابت نسبت به محور مرکزی طراحی شدهاند. لولهها در یک زاویه تثبیت شده در هنگام چرخش نگهداشته میشوند. این زاویه بین ۲۵ تا ۴۰ درجه است. هر چه این زاویه بیشتر باشد، سرعت چرخش بیشتر شده و در نتیجه رسوب بیشتری در انتهای لولهها و ظروف نمونه تشکیل میشود.
سانتریفیوژهای توبولار
در این نوع سانتریفیوژها، دوران به صورت عمودی است. سرعت جداسازی در ساتریفیوژهای توبولار بسیار بالا است و بیشتر برای کاربردهای بالینی مورد استفاده قرار میگیرند.