سانتریفیوژ یک وسیله آزمایشگاهی و صنعتی است که برای جداسازی مایعات، گاز و اجرای جامد یک محلول بر اساس چگالی آنها، مورد استفاده قرار می‌گیرد. جداسازی با چرخش یک روتور حاوی لوله‌های نمونه با سرعت بالا حاصل می‌شود. نیروی گریز از مرکز مواد سنگین‌تر را به سمت خارج از مرکز روتور هدایت می‌کند. این دستگاه در اکثر آزمایشگاه‌ها از جمله آزمایشگاه‌های دانشگاهی،کلینیکی و تحقیقاتی یافت می‌شود و برای تصفیه سلول‌ها، اندامک‌های درون سلول، ویروس‌ها، پروتئین‌ها و اسیدهای نوکلئیک مورد استفاده قرار می‌گیرد.
سانتریفیوژهای دیگری نیز وجود دارند که برای کاربردهای صنعتی طراحی شده‌اند. این سانتریفیوژها برای جداسازی اجزا مختلف مواد مورد استفاده قرار می‌گیرند.
از انواع این سانتریفیوژها می‌توان به سانتریفیوژهای غنی سازی اورانیوم اشاره کرد که برای استخراج و خالص سازی اورانیوم از سنگ معدن مورد استفاده قرار می‌گیرد. سانتریفیوژ مورد استفاده در غنی سازی اورانیوم از نوع سانتریفیوژهای گازی است.
انواع مختلفی از سانتریفیوژها وجود دارند که می‌توان آنها را براساس کاربردها و طراحی‌های آنها در دسته‌های متفاوت طبقه‌بندی کرد. در این مطلب به انواع مختلف سانتریفیوژها اشاره می‌شود.
طبقه‌بندی سانتریفیوژها براساس روتورها
روتور بخش اصلی هر سانتریفیوژ را به خود اختصاص داده است. از این رو، انواع مختلف روتور در غالب انواع مختلف سانتریفیوژ طبقه‌بندی می‌شوند:
سانتریفیوژهای با زاویه ثابت:
این سانتریفیوژها برای نگه داشتن ظروف نمونه در یک زاویه ثابت نسبت به محور مرکزی طراحی شده‌اند. 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.
سانتریفیوژ با زاویه شناور:
برخلاف سانتریفیوژهای زاویه ثابت، این سانتریفیوژها در روتور خود لولایی دارند که ظروف نمونه را به روتور مرکزی وصل می‌کند. به همین در ابتدا، لوله‌های نمونه به صورت عمودی قرار دارند و با شروع چرخش به حالت افقی در آمده و در انتهای لوله رسوبات متراکم می‌شوند.
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.
سانتریفیوژهای آزمایشگاهی
در آزمایشگاه‌های پزشکی یا تحقیقاتی از سانتریفیوژهایی دقیق و اغلب با سایزهای کوچک برای جداسازی اجزای مختلف مواد بیولوژیکی یا مواد شیمیایی استفاده می‌شوند. این سانتریفیوژها براساس کاربردی که دارند در رده‌های مختلف قرار می‌گیرند:
سانتریفیوژ بالینی
سانتریفیوژهای بالینی برای جداسازی ترکیبات مختلف زیستی و در مطالعات پزشکی مانند بررسی در مورد سلول‌های خونی به کار می‌روند که این گروه از سانتریفیوژها انواع متفاوتی دارند که در ادامه به برخی از آنها اشاره می‌شود:
سانتریفیوژ سیتولوژی (سلول شناسی)
سانتریفیوژهای سیتولوژی برای جدا کردن لایه نازک سلول‌ها (مانند لایه‌های سلولی نمونه‌های مخاط رحمی) از روی اسلایدهای آزمایشگاهی و رسوب دادن آنها مورد استفاده قرار می‌گیرد. از این سانتریفیوژها برای شکستن سلول‌ها و مطالعات اجزای سلولی استفاده می‌شود.
سانتریفیوژهای سیتولوژی یکی از پرکاربردترین سانتریفیوژها در آزمایشگاه‌های سلولی، میکروبی، سرولوژی، هماتولوژی و بافت شناسی به شمار می‌آیند.
سانتریفیوژی هماتوکریت
این سانتریفیوژها برای اندازه‌گیری هماتوکریت خون از نیروی گریز از مرکز استفاده می‌کند. هماتوکریت در واقع، نسبت حجم گلبول‌های قرمز خون به کل حجم خون است. روتورهای سانتریفیوژهای هماتوکریت، طوری طراحی شده‌اند که نمونه‌ها در لوله‌های موئین دورن روتور قرار می‌گیرند. لوله‌های موئین سانتریفیوژ شده با استفاده از یک صفحه مدرج اندازه‌گیری شده و از این طریق مقدار هماتوکریت محاسبه می‌شود.
میکروسانتریفیوژ
میکروسانتریفیوژها، یکی از ابزارهای اصلی در بسیاری از آزمایشگاه‌های تحقیقاتی به شمار می‌آیند که عموماً حجم لوله‌های کوچکی مانند لوله‌های 2 میلی‌لیتر، 1٫5 میلی‌لیتر، 0٫5 میلی‌لیتر و لوله‌های PCR را در خود جای می‌دهند. میکروسانتریفیوژها برای کاربردهای روتین آزمایشگاهی به طور معمول با سرعتی در حدود 16000xg چرخش دارند، در حالی که برای کارکردهای تخصصی‌تر می‌توانند به سرعت‌های بالاتر نظیر 30000xg نیز برسند
اولترا سانتریفیوژ
اولترا سانتریفیوژها مشابه سایر انواع سانتریفیوژها هستند با این تفاوت که 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. از جمله این ترکیبات می‌توان به لیپوپروتئین‌ها و کلسترول‌ها اشاره کرد. این نوع از سانتریفیوژها کاربردهای گسترده‌ای در تست‌های دقیق آزمایشگاهی دارند.
اولترا سانتریفیوژهای آنالیتیکال برای انجام تجزیه و تحلیل رسوب گذاری ماکرومولکول‌ها با استفاده از اصول ابداع شده توسط تئودور سوودبرگ طراحی شده‌اند.
سانتریفیوژهای یخچال‌دار
سانتریفیوژهای یخچال‌دار ابزاری ایده آل برای سانتریفیوژ نمونه‌هایی هستند که ممکن است حساس به دما باشند، به عنوان مثال این سانتریفیوژها در مطالعات سلول‌های زنده جانوران یا پروتئین‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. بسیاری از آنها دارای روتورها و آداپتورهای قابل تعویض هستند تا طیف گسترده‌ای از حجم نمونه از زیر 1 یتر تا چند لیتر را در خود جای دهند. سرعت نیز می‌تواند متفاوت باشد، به طوری که در برخی از مدل‌های این دستگاه می‌تواند تا 60،000xg برسند.
سانتریفیوژهای جدا کننده اجزای خونی (بالینی)
این گروه، سانتریفیوژهای کم سرعت و کم حجم هستند که برای جداسازی اجزای کامل خون مانند سرم، پلاسما، گلبول‌های سفید، گلبول‌های قرمز و سایر مایعات بدن ایده آل محسوب می‌شوند. سرعت این سانتریفیوژها ممکن است بین 200 دور در دقیقه تا 6000 دور در دقیقه باشد.
سانتریفیوژهای خلاء
این سانتریفیوژها می‌توانند از خلاء، نیروی گریز از مرکز، دما و یا گاز استفاده کنند تا حلال مایع را برای خلوص نمونه‌ها از بین ببرند. این ابزار برای تصفیه یا تهیه نمونه‌هایی از قبیل ماکرومولکول‌ها نظیر اسیدهای نوکلئیک، پروتئین‌ها، پپتیدها و سایر ترکیبات برای انواع کاربردهای تحقیقاتی ایده آل هستند. در این نوع سانتریفیوژها برای تبخیر حلال‌ها، از مکانیسم خلاء با سیستم‌های گرمایش استفاده می‌کنند.
سانتریفیوژهای افتراقی
سانتریفیوژهای افتراقی برای جداسازی اجسام مختلف بیولوژیکی مانند ویروس‌ها، اندامک‌های سلولی نظیر ریبوزوم‌ها و میتوکندری‌ها و به طور کلی جداسازی اجزای عصاره‌های سلولی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
سانتریفیوژهای گازی
سانتریفیوژهای گازی سانتریفیوژهای گازی برای جداسازی ایزوتوپی در فاز گاز مانند غنی سازی اورنیوم مورد به کار گرفته می‌شوند.
سانتریفیوژهای شستشو دهنده سلول
از سانتریفیوژهای شستشو دهنده سلولی برای شستشوی سلول‌های خونی، جهت انجام آزمایش کومبس یا تست آنتی گلوبولین (تستی است که برای شناسایی آنتی‌بادی‌هایی که به سطح گلبول‌های قرمز متصل می‌شوند و آنها را همولیز می‌کنند) استفاده می‌شود.
علاوه بر این، سانتریفیوژهای شستشو دهنده سلول برای آزمایش‌هایی نظیر تعیین گروه خونی، شناسایی فاکتور Rh و تست سازگاری قبل از تزریق نیز بسیار مناسب هستند.
علاوه بر این، سانتریفیوژهای شستشو دهنده سلول برای آزمایش‌هایی نظیر تعیین گروه خونی، شناسایی فاکتور Rh و تست سازگاری قبل از تزریق نیز بسیار مناسب هستند.
طبقه‌بندی سانتریفیوژها براساس سرعت
سانتریفیوژها برای جداسازی اجزای مختلف در محلول‌ها نیز از سرعت‌های متفاوتی استفاد می‌کنند که براساس میزان سرعت نیز در سه گروه متفاوت قرار می‌گیرند.:
سانتریفیوژهای با سرعت بالا:
سرعت این نوع از سانتریفیوژها در حدود ۲۱٫۰۰ تا ۳۰٫۰۰۰ دور در دقیقه است. این سانتریفیوژها به دلیل سرعت بالایی که دارند ممکن است در حین چرخش روتور، دمای دستگاه بالا برود؛ به همین دلیل اغلب این نوع از سانتریفیوژها دارای سیستم خنک کننده هستند.
سانتریفیوژهای با سرعت پایین:
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.
اولترا ساتریفیوژها:
همان طور که در بالا توضیح داده شد، این سانتریفیوژها سرعت‌های بسیار بالایی دارند و از این رو معمولا دارای سیستم خنک کننده و یخچال هستند. از این سانتریفیوژها برای جداسازی اجزای بسیار کوچک و ماکرومولکول‌های زیستی استفاده می‌شود.
