Santrifüj nedir?
Santrifüj, partiküllerin bir çözeltiden boyutlarına, şekline, yoğunluğuna, ortamın viskozitesine ve rotor hızına göre ayrılması için kullanılan bir tekniktir.
Parçacıklar sıvı bir ortamda asılır ve bir santrifüj tüpüne yerleştirilir. Tüp daha sonra bir rotora yerleştirilir ve belirli bir hızda döndürülür.
Sedimantasyon yoluyla ayırma, yerçekimi ile doğal olarak yapılabilir, ancak yine de yaşlanacaktır. Santrifüj, bu doğal süreci çok daha hızlı hale getiriyor.
Rotorun bir merkezi eksen etrafında dönmesi, süspansiyondaki parçacıklar üzerinde bir merkezkaç kuvveti oluşturur.
Santrifüjleme üzerinde hangi faktörlerin etkisi vardır:
Hem numunelerin hem de çözeltinin yoğunluğu
Sıcaklık / viskozite
Parçacıkların yer değiştirmesinin mesafesi
Dönüş hızı
Santrifüj, bir rotor kullanarak parçacıkları bir çözeltiden ayıran bir cihazdır. Biyolojide parçacıklar genellikle hücreler, hücre altı organeller veya büyük moleküllerdir ve hepsine burada parçacık adı verilir.
İki tür santrifüj prosedürü vardır; biri hazırlayıcıdır, amacı belirli parçacıkları izole etmektir, diğeri ise çökeltici parçacıkların fiziksel özelliklerinin ölçülmesini içeren analitiktir.
Santrifüjde rotor dönerken, numunedeki her parçacığa bir merkezkaç kuvveti uygulanır; parçacık daha sonra kendisine uygulanan merkezkaç kuvveti ile orantılı bir oranda çökelecektir. Numune çözeltisinin viskozitesi ve partiküllerin fiziksel özellikleri de her partikülün sedimantasyon oranını etkiler.
Sabit bir merkezkaç kuvvetinde ve sıvı viskozitede, bir parçacığın çökelme hızı, boyutuyla (moleküler ağırlık) ve parçacık yoğunluğu ile çözeltinin yoğunluğu arasındaki farkla orantılıdır.
santrifüj modelleri
Bir çözeltide, yoğunluğu çözücü çökeltisininkinden daha yüksek olan parçacıklar (tortu) ve bundan daha hafif parçacıklar tepeye çıkar.
Yoğunluk farkı ne kadar büyükse o kadar hızlı hareket ederler. Yoğunlukta bir fark yoksa (izopikik koşullar), parçacıklar sabit kalır.
Bir çözeltideki çeşitli parçacıkları ayırmak için yoğunluktaki en küçük farklılıklardan bile yararlanmak için yerçekimi, bir santrifüj tarafından sağlanan çok daha güçlü “merkezkaç kuvveti” ile değiştirilebilir.
İki kuvvet, asılı parçacıklara etki eden merkezkaç kuvvetine karşı koyar:
Kaldırma kuvveti: Parçacıkların çöktüğü sıvı ortamın yerini alması gereken kuvvet.
Sürtünme kuvveti: Parçacıkların çözelti boyunca hareket ederken ürettikleri kuvvet.
Parçacıklar, merkezkaç kuvveti, karşı koyan kaldırma kuvveti ve sürtünme kuvvetlerini aştığında, partiküllerin sabit bir hızda çökelmesine yol açtığı zaman, bir merkezkaç alanında dönme ekseninden uzaklaşır.
Bağıl santrifüj kuvveti
Xg cinsinden ifade edilen Bağıl Santrifüj Kuvveti (RCF) (yerçekimi kuvvetinin katı)
RFC = 1.118 x R x (rpm / 1000) ²
R, cm cinsinden yarıçaptır
rpm: Dakika başına devir cinsinden hız
Sonuç olarak, aynı hız için,% 20 daha büyük bir yarıçap,% 20 daha yüksek bir xg sayısı verir.
Yerçekimi (× g) ve santrifüj rotor hızı (RPM) arasında nasıl dönüşüm yapılır?
Belirli prosedürler, yerçekimi birimleri (çarpı yerçekimi veya x g) cinsinden ifade edilen nispi merkezkaç kuvveti (RCF) cinsinden belirtilmesi gereken hassas santrifüj koşullarını gerektirir. Çoğu mikrosantrifüjün göreceli merkezkaç kuvveti değil, yalnızca hız (dakika başına devir, RPM) ayarları vardır. Sonuç olarak, bir deneyde uygun ayarın kullanıldığından emin olmak için bir dönüştürme formülü gereklidir. RPM ve RCF arasındaki ilişki aşağıdaki gibidir:
g = (1,118 × 10-5) x R x S²
G bağıl merkezkaç kuvveti olduğunda, R rotorun santrifüj yarıçapıdır ve S santrifüjün dakika başına devir cinsinden hızıdır. Ortak mikrosantrifüj rotor yarıçapları için yerçekimi (× g) cinsinden RCF değerleri aşağıdaki dönüştürme tablosunda görülmektedir. Örnek olarak, 7 cm yarıçaplı bir rotora sahip bir mikrosantrifüjde 5.000 RPM’de bir numunenin santrifüjlenmesi, 1.957 × g’lik bir merkezkaç kuvveti sağlayacaktır.
Santrifüjleme hızı ve süresi, tezgah üstü mikrosantrifüj içeren rutin numune işleme prosedürlerinde genellikle kritik faktörler değildir. Genellikle, hücrelerin, döküntülerin veya reçinenin etkili bir şekilde peletlenmesini sağlamak için hız ve zaman yeterli olduğu sürece, hızın daha hızlı veya gerekenden daha uzun olması önemli değildir. Bu nedenle, birçok protokol, uygulanacak belirli bir merkezkaç kuvvetini belirtmez, bunun yerine “1 dakika boyunca yüksek hızda santrifüj” gibi bazı genel yönergeleri belirtir.
Santrifüj Tipleri Nelerdir?
Mikrosantrifüjler
Ayrımlar, iş akışınızda kritik bir adımdır; bu nedenle, uygun hız ve g-kuvvetini seçmekten santrifüjlemedeki en son trendleri keşfetmeye kadar uygulamalarınız için santrifüj gereksinimlerini ve teknik spesifikasyonları dikkate almak önemlidir.
Kompakt, güvenli ve kullanımı kolay mikrosantrifüjler, gücü çok yönlülük ve rahatlıkla birleştirir. Bu mikrosantrifüjler, tüm mikro hacim protokollerinizi – nükleik asit miniprepleri, döndürme kolonları, PCR tüpleri ve şeritleri ve hematokrit kılcal damarları dahil olmak üzere – küçük bir ayak iziyle destekleyebilir.
Küçük Tezgahüstü Santrifüjler
Esas olarak maya hücreleri, eritrositler vb. Gibi hızla çökelen alışveriş merkezi miktarı için kullanılırlar, kompakt bir ayak izinde maksimum kapasite sunarlar ve gelişen klinik ve araştırma ihtiyaçlarınıza uyum sağlama esnekliği ile çoklu laboratuvar ortamlarını barındırırlar:
Araştırma Uygulamaları: Hücresel Biyoloji, Mikrobiyoloji, Genomik / Moleküler Biyoloji, Proteomik, Biyokimya, Farmasötik Çalışmalar.
Klinik Uygulamalar: Klinik Kimya, Klinik Mikrobiyoloji, Hematoloji, İmmünoloji, Klinik Çalışmalar.
Genel Amaçlı Santrifüjler
Bu santrifüjler, gelişmiş tezgah üstü performans ve esneklik, daha fazla numune kapasitesi ve artırılmış hız için tasarlanmış yenilikçi rotor teknolojilerine sahiptir.
İhtiyaçlarınıza uygun çok sayıda rotor, kova ve adaptör seçeneği vardır.
Santrifüj Rotorları
Santrifüj rotorları iki kategoriye ayrılır: sallanan kepçeli rotorlar ve sabit açılı rotorlar. Her kategori üç temel faktörü ele alacak şekilde tasarlanmıştır:
1) santrifüjleme türü (diferansiyel, oran bölgeli veya izopiknik),
2) hız,
3) hacim aralığı.
Bu kategorilerden sabit açılı ve sallanan kepçeli rotorlar, tezgah üstü, düşük hızlı ve yüksek hızlı zemin modeli santrifüj uygulamaları için en yaygın stillerdir.
Açılır rotorlar
Dönen kepçeli rotorlar, büyük hacimli numuneleri (12 L’ye kadar) düşük hızlarda ayırmak için idealdir.
Sallanan kepçeli bir rotor sistemi üç parçadan oluşur:
1) Rotor gövdesi santrifüj sürücüsüne takılır ve kovaları desteklemek için dört veya altı kolu vardır,
2) kovalar rotor gövdesinin kollarına yerleştirilir,
3) kovaları yerinde tutmak için muylu pimleri kullanılır.
Rotoru belirli bir uygulama veya numune formatına göre uyarlamak için gerektiğinde ek aksesuarlar eklenebilir. Örneğin, büyük hacimli rotorlar sıklıkla, istenen tüp boyutunu tutmak için kovalara yerleştirilebilen çok çeşitli adaptörler (plastik uçlar) sunar. Bazı kovalar, potansiyel olarak tehlikeli örnekler için biyolojik koruma sağlayan sızdırmaz kapaklar sunar.
Bu tip santrifüj, rotorun kaplarına yerleştirilen tüplerin rotor hareket halindeyken yatay bir düzlem ve hareketsizken dikey bir pozisyon almasına izin verir. Santrifüjleme sırasında parçacıklar, tüp santrifüj şaftına dik açıda iken tüp boyunca düzgün ve sürekli olarak hareket eder; bu nedenle tortu, tüpün dibine eşit olarak dağılır ve rotor durduğunda, üzerinde sıvı olacak şekilde orada kalır. Bu sıvı boşaltılabilir ve hem sıvı hem de tortu analiz için ayrılabilir. Eğirme rotoru, dönmeye karşı önemli bir direnç sunar ve hava sürtünmesi nedeniyle ısı üretir.
Sabit açılı rotorlar
Sabit açılı rotorlar, santrifüjlemede kullanılan en yaygın rotorlardır.
Çoğunluk, ya bir süspansiyondan partikülleri peletlemek ve fazla döküntüyü atmak ya da peleti toplamak için temel peletleme uygulamaları (farklı ayırmalar) için kullanılır.
Bu rotorlardaki boşluklar, hacim olarak 0,2 mL ila 1 L arasında değişmekte olup, hızlar tek haneden 1.000.000 × g’ye (bağıl merkezkaç kuvveti, RCF) kadar değişmektedir.
Gereken sabit açılı rotor tipini iki faktör belirler:
1) İstenilen g-kuvveti (RCF),
2) istenen hacim.
Genel olarak, rotorun boyutu maksimum hız kapasitesi ile ters orantılıdır (yani rotor ne kadar büyükse maksimum hız o kadar düşüktür). Sabit açılı bir rotor seçerken önemli bir özellik, rotor boşluğunun maksimum ve minimum yarıçapını (yol uzunluğu) hesaba katarak rotorun en yüksek hızda peletleme verimliliğini gösteren K faktörüdür. Düşük bir K faktörü, daha yüksek bir peletleme verimliliğini gösterir; bu nedenle K faktörü, partiküllerin bir dizi rotorda topaklanma hızını karşılaştırmak için yararlı bir ölçü olabilir.
Burada tüpler, 250 ila 400 ° ‘den dikey dönme eksenine kadar olan açılarda sabit bir konumda tutulur. Santrifüjlemeden sonra, parçacıklar yatay olarak dışarıya doğru sürülür, ancak tortu, santrifüjün şaftına paralel tortu yüzeyi ile tüpün yanına ve altına toplanacak şekilde tüpün yan tarafına vurur. Rotor yavaşladığında veya durduğunda, yerçekimi tortunun tüpten aşağı kaymasına neden olur, genellikle kötü paketlenmiş bir pelet oluşur.