ُ
تاریخچه سانتریفیوژ آزمایشگاهی
سانتریفیوژ آزمایشگاهی یکی از کارآمدترین روش‌ها برای جداسازی نمونه‌هایی با چگالی مختلف است.
ُ
ُ
سانتریفیوژ آزمایشگاهی، یکی از مهم‌ترین ابزارهای آماده‌سازی نمونه که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد، یکی از کارآمدترین روش‌ها برای جداسازی نمونه‌هایی با چگالی‌های مختلف در نظر گرفته می‌شود. انواع مختلفی از سانتریفیوژها در دسترس هستند، از مدل های رومیزی با ظرفیت ۱٫۲ لیتر و حداکثر بار ۱٫۵ کیلوگرم تا سانتریفیوژهای بزرگ و ایستاده با ظرفیت ۵ لیتر و حداکثر بار ۶ کیلوگرم یا بیشتر. . برخی از ابزارهای بزرگتر می توانند به سرعت ۱۰۰۰۰ دور در دقیقه برسند، در حالی که سانتریفیوژهای کوچکتر معمولاً حداکثر سرعت چرخشی زیر ۳۰۰ دور در دقیقه دارند.
کاور_سانتریفیوژ_آزمایشگاهی_اپندورف
ُ
ُ
سانتریفیوژهای رومیزی با قابلیت سرعت در حدود ۳۰۰۰ دور در دقیقه از اواسط دهه ۱۸۰۰ مورد استفاده قرار گرفتند. ابزارهای اولیه با نیروی دست کار می کردند، اما در سال ۱۹۱۲، با معرفی سانتریفیوژهای الکتریکی، این وضعیت تغییر کرد. سانتریفیوژهای اولیه بیشتر برای کاربردهای غیر بیولوژیکی مانند جداسازی شیر و جمع آوری رسوبات استفاده می شدند.
ُ
ُ
استفاده از روش سانتریفیوژ را می توان به اواسط قرن پانزدهم ردیابی کرد، زمانی که از سیستم های سانتریفیوژ دستی برای جداسازی شیر استفاده می شد.
ُ
ُ
در سال ۱۸۶۴، این سیستم ویژه جداسازی شیر توسط آنتونین پراندتل تجاری شد، که اولین سانتریفیوژ لبنیات را به منظور جداسازی خامه از شیر توسعه داد.پتانسیل سانتریفیوژ در محیط آزمایشگاهی برای اولین بار توسط فردریش میشر مورد بهره برداری قرار گرفت. در سال ۱۸۶۹، میشر از یک سیستم سانتریفیوژ خام برای جداسازی اندامک سلولی استفاده کرد. این فرآیند منجر به کشف دسته جدیدی از ترکیبات بیولوژیکی مهم شد که بعدها به نام اسیدهای نوکلئیک شناخته شدند.
ُ
ُ
کار میشر به سرعت توسط دیگران شناخته شد و بیشتر توسعه یافت. در سال ۱۸۷۹، اولین جداکننده گریز از مرکز پیوسته توسط گوستاف د لاوال نشان داده شد. این پیشرفت، تجاری سازی سانتریفیوژ را برای اولین بار امکان پذیر کرد.
ُ
ُ
سانتریفیوژ آزمایشگاهی در قرن نوزدهم
ُ
گام بزرگ بعدی در تکامل سانتریفیوژ در دهه‌های ۱۹۲۰ و ۱۹۳۰ رخ داد، زمانی که اولتراسانتریفیوژی که قادر به دستیابی به ۹۰۰۰۰۰ g بود توسط شیمیدان کلوئیدی سوئدی تئودور سودبرگ ساخته شد. مدل هایی که می توانند به ۹۰۰۰۰۰ گرم برسند معمولاً روتورهای کوچکی دارند، بنابراین اولتراسانتریفیوژهایی با روتورهای بزرگتر که می توانند در حدود ۲۶۰۰۰۰ گرم کار کنند معمولاً در کارهای معمول استفاده می شوند. سودبرگ از سانتریفیوژ خود برای تعیین وزن مولکولی و ساختار زیر واحد پروتئین های بسیار پیچیده مانند هموگلوبین استفاده کرد. این اطلاعات انقلابی را در درک ساختار پروتئین ها آغاز کرد. در سال ۱۹۲۶ سودبرگ جایزه نوبل را برای اختراع اولتراسانتریفیوژ و کارش در شیمی کلوئید دریافت کرد.
ُ
ُ
با این حال، اولتراسانتریفیوژ Svedbergs اساسا یک ابزار تحلیلی بود که به طور خاص برای ثبت دقیق مرزهای رسوب طراحی شده بود. تبدیل آن برای فرآیندهای آماده سازی غیرممکن بود به این دلیل ساده که محور روتور آن افقی بود. انتقال از این ابزارهای تحلیلی به اولتراسانتریفیوژهای آماده سازی مدرن با تلاش فیزیکدان فرانسوی امیل هنریوت، که توانست به سرعت چرخش بسیار بالایی با استفاده از بالای یاتاقان، هدایت و پشتیبانی شده توسط هوای فشرده دست یابد، انجام شد.
ُ
ُ
علاقه به جداسازی ویروس ها، ادوارد پیکلز و یوهانس باوئر را گرد هم آورد تا اولین سانتریفیوژ خلاء پرسرعت مناسب برای مطالعه ویروس های قابل فیلتر را بسازند. بعداً، پیکلز به توسعه ی اولتراسانتریفیوژ راحت تر و با هدایت الکتریکی ادامه داد.
ُ
در اوایل دهه ۱۹۳۰، Martin Behrens توسعه یافته از رسوب نهایی بازیابی شد. بهبود تکنیک‌های سانتریفیوژ با استفاده از گرادیان چگالی حلال‌های غیرآبی برای جداسازی هسته‌ها. رویکرد او به تکه تکه سازی بافت، جداسازی یک یا چند جزء قابل شناسایی از سلول های مختل شده است که می توانند از نظر فیزیکی و شیمیایی مشخص شوند.
ُ
در سال ۱۹۴۲ آلبرت کلود و جیمز پاتر مقاله مهمی را با عنوان جداسازی نخ های کروماتین از هسته در حال استراحت سلول های لوسمیک منتشر کردند. این مقاله مجموعه‌ای از مراحل سانتریفیوژ را تشریح می‌کند که در آن یا سوپرنات یا رسوب جمع‌آوری می‌شود تا زمانی که رشته‌های کروماتین در اوایل دهه ۱۹۳۰ مارتین بهرنس از رسوب نهایی بازیابی شد.
ُ
در سال ۱۹۴۶، پیکلز اسپینکو (شرکت ابزارهای تخصصی) را در بلمونت کالیفرنیا تأسیس کرد و یک اولتراسانتریفیوژ را بر اساس طرح خود به بازار عرضه کرد. با این حال، فروش این فناوری کم بود و اسپینکو در سال‌های اولیه تقریباً ورشکست شد.
ُ
در سال ۱۹۴۹، اسپینکو مدل L را معرفی کرد، اولین اولتراسانتریفیوژ آماده سازی که به حداکثر سرعت ۴۰۰۰۰ دور در دقیقه می رسد. این یک تغییر چشمگیر در ثروت اسپینکو بود.
دهه ۱۹۵۰ اوایل دهه ۱۹۵۰ شاهد معرفی سانتریفیوژ گرادیان چگالی برای شکنش بافت بود، فرآیندی که توسط یک ویروس شناس گیاهی، مایرون کی براک، که در باغ گیاه شناسی بروکلین کار می کرد، توسعه یافت.
ُ
در سال ۱۹۵۴، Beckman Instruments (اکنون Beckman Coulter) Spinco را خریداری کرد و اساس بخش سانتریفیوژ Spinco را تشکیل داد. بکمن بلافاصله شروع به بهبود طراحی سانتریفیوژهایی کرد که امروزه بسیاری از آنها استفاده می شود. به عنوان مثال، سیستم های محرک با موتورهای با سرعت بالا جایگزین شدند و مواد مورد استفاده برای تیغه روتور ارتقا یافتند.
ُ
در سال ۱۹۶۲، Netheler & Hinz Medizintechnik، یک شرکت مستقر در هامبورگ، آلمان، که امروزه با نام Eppendorf شناخته می شود، اولین میکروسانتریفیوژ را برای استفاده در آزمایشگاه توسعه داد. این سیستم میکرولیتری (مدل ۳۲۰۰) برای استفاده در آزمایشگاه های تحلیلی معمول در مقیاس میکرولیتری معرفی شد و تنها یک صفحه برای کنترل زمان سانتریفیوژ ارائه می کرد. سیستم میکرولیتر مبنای طیف وسیعی از ابزارها برای آزمایشگاه مولکولی بود که متعاقباً توسط شرکت‌های مختلف بیوتکنولوژی و آزمایشگاهی توسعه یافتند.
ُ
پیشرفت های صده جدید
ُ
در سال ۲۰۰۰ اپندورف خط میکرو سانتریفیوژهای کلاسیک خود را با سانتریفیوژ خنک ۵۴۱۵D که کوچکترین و بی صداترین میکروسانتریفیوژ خنک شده در بازار بود، ابداع کرد. همچنین در این سال، اپندورف MiniSpin و MiniSpin Plus را که به عنوان سانتریفیوژهای شخصی شناخته می‌شوند، راه‌اندازی کرد – عصر جدیدی برای بازار سانتریفیوژها.
آینده سانتریفیوژها
ُ
از زمانی که این فرآیند برای اولین بار برای استفاده آزمایشگاهی در دهه ۱۹۴۰ تجاری شد، سانتریفیوژ راه طولانی را پیموده است. روتورهای اصلی، مانند روتورهای ساخته شده توسط Svedberg، از فولاد کششی ساخته شده بودند. امروزه از موادی مانند آلیاژهای آلومینیوم و تیتانیوم برای مقاومت در برابر نیروهای گریز از مرکز استفاده می شود. ویژگی‌های استاندارد اکنون شامل فرآیندهای خنک‌سازی، برنامه‌نویسی، تشخیص خودکار عدم تعادل، کاهش نویز و سیستم‌های روتور قابل تغییر است.
ُ
سیستم های خلاء نیز برای کاهش اصطکاک و حفظ کنترل دما به سانتریفیوژهای مدرن اضافه شده اند. توسعه ابزارهای دیگر، مانند میکروسکوپ های الکترونی، به محققان این امکان را داده است تا ذرات در حال سانتریفیوژ را بهتر بررسی و بررسی کنند.
ُ
با توجه به اهمیت بیشتر و بیشتر تحقیقات در مورد پروتئین ها و ماده هسته سلولی و افزایش سرعت هر چه بیشتر، سانتریفیوژ همچنان یک قطعه حیاتی از تجهیزات آزمایشگاهی برای آینده قابل پیش بینی خواهد بود. علاوه بر خانه، مرکز تحقیقات انسانی آزمایشگاه سرنوشت ایستگاه فضایی بین‌المللی در حال حاضر از فناوری سانتریفیوژ هتیچ به عنوان بخشی از تلاش مداوم خود برای بهبود تحقیقات و فناوری پزشکی برای زندگی بشر در آینده استفاده می‌کند.
ُ
ُ
ُ
مطالب مرتبط