سانتریفیوژ کردن نمونه‌های حساس به دما
پیشرفت‌های صورت گرفته در حوزه علوم زیست‌شناسی مولکولی و تشخیص بالینی در سال‌های اخیر منجر به توانایی بررسی نمونه‌های بیولوژیکی و ایجاد امکانات جدیدی برای کشف دارو شده است. به‌واسطه‌ی این پیشرفت‌ها، امروزه دانشمندان قادر هستند تا از نشانگرهای زیستی، آنتی‌بادی‌ها، پپتیدها، پروتئین‌ها، آنزیم‌ها، اسید نوکلئیک و سایر مولکول‌ها در آزمایشات و تحقیقات خود استفاده کنند.
این مولکول‌های زیستی ممکن است به افزایش دمای تولید شده در طی مراحل پردازش نمونه (به‌عنوان مثال سانتریفیوژ کردن) حساس باشند. اگر دمایی که در آن مولکول‌های زیستی پردازش می‌شوند به حدی افزایش یابد که ساختار، عملکرد یا سطح فعالیت آن‌ها را مهار کند، ممکن است دقت و تکرارپذیری نتایج آزمایش به خطر بیفتد.
از همین رو، خنک نگه داشتن نمونه‌های حساس به دما در طول سانتریفیوژ کردن برای دست‌یابی به نتایج بهینه و قابل تکرار بسیار مهم است.
شناسایی عوامل موثر در افزایش دمای نمونه حین سانتریفیوژ کردن، اولین قدم برای رفع این مشکل است.
به همین دلیل در این مطلب قصد داریم عوامل موثر در بالا رفتن دمای نمونه حین سانتریفیوژ کردن را بررسی کرده و به راهکارهای حل این مشکل بپردازیم. پس اگر در آزمایشگاه خود به دنبال سانتریفیوژ کردن مناسب نمونه‌های حساس به دما هستید، در ادامه‌ی این مطلب با ما همراه باشید.
اهمیت دستگاه سانتریفیوژ یخچالدار در آزمایشگاه
در سال‌های اخیر، پیشرفت‌ها و تغییرات زیادی در آزمایشگاه‌های سراسر دنیا رخ داده است و اغلب محققان به مزایای خرید یک سانتریفیوژ یخچالدار پی برده‌اند.
اما خرید یک سانتریفیوژ یخچالدار چه مزایایی دارد؟
همانطور که در قسمت مقدمه نیز ذکر شد، سانتریفیوژ کردن به خودی خود فرایندی است که گرما تولید می‌کند. ممکن است دمای فضای آزمایشگاه ۴ درجه باشد، اما قطعا دمای هوای محفظه سانتریفیوژ بیشتر از این است. در چنین شرایطی اگر هدف آزمایش بررسی اسیدهای نوکلئیک باشد، افزایش دمای نمونه بسیار نگران کننده خواهد بود و ممکن است شما ریسک بزرگی را متحمل شوید و پروتئین‌ها تغییر شکل دهند.
در بیشتر موارد، محدوده دمایی سانتریفیوژهای یخچالدار بین ۵- تا ۴۰+ درجه سانتی‌گراد است. این محدوده آن‌ها را برای تجزیه و تحلیل DNA، RNA، PCR و آنتی بادی‌ها ایده‌آل می‌کند.
در ادامه مثال‌هایی از دمای مناسب برای تجزیه و تحلیل DNA و RNA ذکر شده است. البته توجه داشته باشید که این شرایط بسته به نوع نمونه و حساسیت آزمایش ممکن است متغیر باشد.
- شرایط مناسب سانتریفیوژ کردن نمونه‌های کشت باکتریایی که برای استخراج RNA یا پروتئین استفاده می‌شوند، ۴ درجه سانتی‌گراد با سرعت ۱۵۰۰۰ دور در دقیقه به مدت ۱۰ دقیقه است.
- شرایط مناسب سانتریفیوژ کردن برای دست‌یابی به بیشترین مقدار DNA، دمای صفر درجه سانتی گراد (۳۲ درجه فارنهایت) است.
سانتریفیوژ کردن نمونه‌های حساس به دما
دمای نمونه در طول سانتریفیوژ عمدتاً تحت تأثیر سه عامل است: جنس روتور، شکل روتور و سرعت چرخش.
۱. جنس روتور
جنس روتور می‌تواند در گرم ماندن ( و یا زود خنک شدن) محفظه سانتریفیوژ تاثیر داشته باشد. میزان تاثیرگذاری جنس روتور تابعی از مقدار هدایت حرارتی ماده‌ای است که روتور از آن ساخته شده است.
هدایت حرارتی یک اصطلاح فیزیکی است که خاصیت یک ماده را برای هدایت گرما یا سرما توصیف می‌کند. موادی که رسانایی هدایت پایینی دارند، دارای خواص عایق حرارتی هستند و دما را یکنواخت نگه می‌دارند.
هدایت حرارتی از حرکت مولکول‌ها ناشی می‌شود. مواد با چگالی بالا، گرما را به مراتب بهتر از مواد با چگالی کم منتقل می‌کنند، زیرا مولکول‌های بیشتری در ماده در حال حرکت هستند.
روتورهای ساخته شده از فلز، مانند فولاد و آلومینیوم، چگالی بالا و هدایت حرارتی بالایی دارند. به همین دلیل این روتورها گرما را به طور موثر منتقل کرده و به سرعت سرد می‌شوند. این یک مزیت بزرگ در سانتریفیوژ است که برای کار با نمونه‌های حساس به دما بسیار حائز اهمیت است. اما روتورهایی که از جنس پلیمرها و الیاف کربن ساخته می‌شوند، عایق حرارت بوده و دمای بالا را حفظ می‌کنند.
۲. شکل روتور
طراحی شکل روتور سانتریفیوژ، چگونگی جریان هوا در داخل محفظه سانتریفیوژ را تعیین می‌کند. بهینه سازی جریان هوا در داخل یک سانتریفیوژ، از طریق طراحی شکل روتور برای حفظ دمای خنک درون محفظه روتور ضروری است. به همین دلیل توصیه می‌شود سانتریفیوژ و لوازم جانبی آن را از شرکت‌های معتبری تهیه کنید که از کیفیت لوازم آن مطمئن هستید.
۳. سرعت چرخش
سرعت چرخش روتور (RPM) به‌طور مستقیم با افزایش دمای محفظه متناسب است. در RPM های بالاتر، گرمای بیشتری تولید می‌شود. به‌همین دلیل مهم است که حین کار با نمونه‌های حساس به دما، محدوده RPM هایی که نتیجه آزمایش را تغییر نمی‌دهند را در نظر بگیرید.
پس از شناسایی عوامل تاثیرگذار در افزایش دمای نمونه حین سانتریفیوژ کردن، لازم است راهکار مناسب برای حل این مشکل را پیدا کنید. پس در ادامه با ما همراه باشید.
سانتریفیوژهای یخچالدار
بدون شک استفاده از یک سانتریفیوژ یخچالدار ساده‌ترین راهکار برای حل مشکل افزایش دمای نمونه‌ها حین سانترفیوژ کردن است. اما حتی این راهکار ساده نیز اگر به درستی به کار برده نشود، ممکن است نتایجی آزمایشات را به خطر بیندازد.
اگر می‌خواهید نمونه‌های حساس به دما را سانتریفیوژ کنید، اولین کاری که باید انجام دهید این است که سانتریفیوژ را از دمای اتاق به دمای مورد نظر برسانید (خنک کنید).
دقت داشته باشید که حین نصب سانتریفیوژ یک فضای خالی در اطراف سانتریفیوژ خود تعبیه کنید، به خصوص در جایی که دریچه یخچال سانتریفیوژ قرار دارد.
همچنین توصیه می‌شود سانتریفیوژ خود را به یک مکان خنک منتقل کنید. این کار در کاهش دمای سانتریفیوژ مفید است اما کافی نیست.
پیش سرمایش محفظه سانتریفیوژ یکی از اقدام‌های مهم برای سانتریفیوژ کردن نمونه‌های حساس به دما است. اکثر سانتریفیوژهای یخچالدار دارای عملکرد پیش سرمایش (pre cooling) هستند. در طول این فرایند، هوای محفظه روتور خنک می‌شود و روتور به آرامی شروع به چرخش می‌کند تا هوای خنکی که از یخچال سانتریفیوژ می‌آید با هوای داخل محفظه مخلوط شود.
برای اینکه بتوان نمونه‌ها را فوراً در دمای مورد نظر سانتریفیوژ کرد، کاربر می‌تواند با فشار دادن کلید “precool” یک عملیات پیش سرمایش را شروع کند.
عملیات پیش سرمایش باید تا زمانی طول بکشد، که اطمینان حاصل شود دمای مطلوب نه تنها در محفظه سانتریفیوژ، بلکه مهم‌تر از آن، در روتور نیز ایجاد شده است.
به یاد داشته باشید که سانتریفیوژ یخچالدار شما باید از سایر تجهیزات با خروجی حرارت بالا (مانند فن‌ها) دور باشد.
سخن پایانی
سانتریفیوژ کردن یکی از فرایندهای مهم و بسیار کاربردی در آزمایشگاه محسوب می‌شود. این فرایند از جهات گوناگونی حائز اهمیت است. سانتریفیوژ کردن باید به گونه‌ای صورت گیرد که در وهله اول ایمنی کاربر و آزمایشگاه حفظ شده و در وهله دوم نیز نمونه و اجزای آن آسیب نبیند. از همین رو و با توجه به اهمیت این فرایند، ما در مجله علمی پل‌ایده‌آل‌پارس مجموعه مقالاتی را در رابطه با سانترفیوژ، نکات ایمنی مهم حین استفاده از آن، نکات خرید یک سانترفییوژ مطمئن و … آماده کرده‌ایم که شما را به خواندن آن دعوت می‌کنیم.
امیدواریم این مطالب مورد توجه شما واقع گردد.
