Ի՞նչ է ցենտրիֆուգացումը: Ինչի համար է օգտագործվում մեթոդը: «Ցենտրիֆուգացիա» տերմինը նշանակում է նյութի հեղուկ կամ պինդ մասնիկների բաժանումը տարբեր ֆրակցիաների՝ կենտրոնախույս ուժերի միջոցով: Նյութերի այս տարանջատումն իրականացվում է հատուկ ապարատի՝ ցենտրիֆուգների միջոցով: Ո՞րն է մեթոդի սկզբունքը:
Ցենտրիֆուգացման սկզբունք
Եկեք ավելի մանրամասն քննարկենք սահմանումը: Ցենտրիֆուգացումը նյութերի վրա գերարագ պտույտի ազդեցությունն է մասնագիտացված ապարատում: Ցանկացած ցենտրիֆուգի հիմնական մասը ռոտորն է, որը պարունակում է անցքեր փորձանոթների տեղադրման համար՝ այն նյութով, որը պետք է բաժանվի առանձին ֆրակցիաների: Բարձր արագությամբ ռոտորի պտտման ժամանակ գործում է կենտրոնախույս ուժը: Փորձանոթներում տեղադրված նյութերը բաժանվում են տարբեր նյութերի՝ ըստ խտության մակարդակի։ Օրինակ՝ ստորերկրյա ջրերի նմուշների ցենտրիֆուգավորումը բաժանում է հեղուկը և նստեցնում դրա մեջ պարունակվող պինդ նյութերը:
Հեղինակմեթոդ
Առաջին անգամ հայտնի դարձավ, թե ինչ է ցենտրիֆուգացումը՝ գիտնական Ա. Ֆ. Լեբեդևի կատարած փորձերից հետո։ Մեթոդը մշակվել է հետազոտողի կողմից՝ հողի ջրի բաղադրությունը որոշելու համար: Նախկինում այդ նպատակով օգտագործվում էր հեղուկ նստեցում, որին հաջորդում էր պինդ նմուշների առանձնացումը: Ցենտրիֆուգացման մեթոդի մշակումը թույլ տվեց շատ ավելի արագ հաղթահարել այս խնդիրը։ Այս տարանջատման շնորհիվ հնարավոր դարձավ հաշված րոպեների ընթացքում հեղուկից նյութերի պինդ մասնաբաժինը չոր վիճակում հանել։
Ցենտրիֆուգման քայլեր
Դիֆերենցիալ ցենտրիֆուգումն սկսվում է հետազոտվող նյութերի նստեցմամբ: Նյութի նման մշակումը տեղի է ունենում նստեցման տանկերում։ Նստելու ժամանակ նյութի մասնիկները առանձնանում են ձգողականության ազդեցությամբ։ Սա թույլ է տալիս նյութերը պատրաստել ավելի լավ տարանջատման համար՝ օգտագործելով կենտրոնախույս ուժերը:
Այնուհետև, փորձանոթներում առկա նյութերը զտվում են: Այս փուլում օգտագործվում են, այսպես կոչված, պերֆորացված թմբուկները, որոնք նախատեսված են հեղուկ մասնիկները պինդ մասնիկներից առանձնացնելու համար։ Ներկայացված գործողությունների ընթացքում ամբողջ նստվածքը մնում է ցենտրիֆուգի պատերին։
Մեթոդի առավելությունները
Համեմատած առանձին նյութերի տարանջատման այլ մեթոդների հետ, ինչպիսիք են ֆիլտրացումը կամ նստեցումը, ցենտրիֆուգումը հնարավորություն է տալիս ստանալ նվազագույն խոնավության պարունակությամբ նստվածք: Այս տարանջատման մեթոդի կիրառումը հնարավորություն է տալիս առանձնացնել մանր ցրված կախոցները: Արդյունքն այն էստանալով 5-10 միկրոն չափի մասնիկներ։ Ցենտրիֆուգացման մեկ այլ կարևոր առավելություն է դրա իրականացման հնարավորությունը՝ օգտագործելով փոքր ծավալների և չափերի սարքավորումներ: Մեթոդի միակ թերությունը սարքերի մեծ էներգիայի սպառումն է։
Ցենտրիֆուգացումը կենսաբանության մեջ
Կենսաբանության մեջ նյութերի տարանջատումը առանձին նյութերի օգտագործվում է, երբ անհրաժեշտ է պատրաստել պատրաստուկներ մանրադիտակի տակ հետազոտության համար։ Այստեղ ցենտրիֆուգումն իրականացվում է բարդ սարքերի՝ ցիտորոտորների վրա։ Նման սարքերը, ի լրումն փորձանոթների համար նախատեսված բացվածքների, հագեցված են նմուշի կրիչներով, բարդ դիզայնի բոլոր տեսակի ապակե սլայդներով: Ստացված նյութերի որակը և, համապատասխանաբար, օգտակար տեղեկատվության քանակը, որը կարելի է քաղել վերլուծության արդյունքներից, ուղղակիորեն կախված է ցենտրիֆուգի ձևավորումից կենսաբանական հետազոտություններ կատարելիս:
Ցենտրիֆուգացիա նավթավերամշակման արդյունաբերությունում
Ցենտրիֆուգման մեթոդն անփոխարինելի է նավթի արտադրության մեջ: Կան ածխաջրածնային բրածոներ, որոնցից թորման ժամանակ ջուրն ամբողջությամբ չի արտազատվում։ Ցենտրիֆուգացումը հնարավորություն է տալիս յուղի բաղադրությունից հեռացնել ավելորդ հեղուկը՝ բարձրացնելով դրա որակը։ Այս դեպքում յուղը լուծում են բենզոլում, այնուհետև տաքացնում են մինչև 60 oC, այնուհետև ենթարկում կենտրոնախույս ուժի։ Վերջում չափեք նյութի մեջ մնացած ջրի քանակը և անհրաժեշտության դեպքում կրկնեք պրոցեդուրան։
Արյան ցենտրիֆուգացիա
Այս մեթոդը լայնորեն կիրառվում է բժշկականնպատակներ. Բժշկության մեջ այն թույլ է տալիս լուծել հետևյալ բազմաթիվ խնդիրներ՝
- Պլազմաֆերեզի համար մաքրված արյան նմուշների ստացում: Այդ նպատակով արյան բջիջները բաժանվում են նրա պլազմայից ցենտրիֆուգով: Վիրահատությունը թույլ է տալիս արյունը մաքրել վիրուսներից, ավելորդ հակամարմիններից, պաթոգեն բակտերիաներից, տոքսիններից։
- Արյան պատրաստում դոնորային փոխներարկման. Մարմնի հեղուկը ցենտրիֆուգման միջոցով առանձին ֆրակցիաների բաժանելուց հետո արյան բջիջները վերադարձվում են դոնորին, իսկ պլազման օգտագործվում է փոխներարկման կամ սառեցվում՝ հետագայում օգտագործելու համար:
- Թրոմբոցիտների զանգվածի մեկուսացում. Նյութը ստացվում է թրոմբոցիտներով հարստացված արյան պլազմայից։ Ստացված զանգվածն օգտագործվում է բուժհաստատությունների վիրաբուժական և արյունաբանական բաժանմունքներում, շտապ թերապիայում, վիրահատարաններում։ Բժշկության մեջ թրոմբոցիտների զանգվածի օգտագործումը հնարավորություն է տալիս բարելավել տուժածների արյան մակարդումը։
- Էրիտրոցիտային զանգվածի սինթեզ. Արյան բջիջների ցենտրիֆուգացումը տեղի է ունենում նրա ֆրակցիաների նուրբ տարանջատմամբ՝ հատուկ տեխնիկայի համաձայն: Էրիտրոցիտներով հարուստ պատրաստի զանգվածը օգտագործվում է արյան կորստի դեպքում փոխներարկման, վիրահատությունների համար։ Էրիտրոցիտների զանգվածը հաճախ օգտագործվում է սակավարյունության և արյան այլ համակարգային հիվանդությունների բուժման համար։
Ժամանակակից բժշկական պրակտիկայում օգտագործվում են նոր սերնդի բազմաթիվ սարքեր, որոնք հնարավորություն են տալիս պտտվող թմբուկը որոշակի արագությամբ արագացնել և որոշակի պահին կանգնեցնել այն։ Սա թույլ է տալիս ավելի ճշգրիտ կերպով բաժանել արյունը կարմիր արյան բջիջների, թրոմբոցիտների, պլազմայի, շիճուկի ևթրոմբի. Նմանատիպ եղանակով հետազոտվում են նաև այլ մարմնական հեղուկները, մասնավորապես առանձնացվում են մեզի բաղադրության մեջ պարունակվող նյութերը։
Ցենտրիֆուգներ. հիմնական տեսակներ
Մենք պարզեցինք, թե ինչ է ցենտրիֆուգումը: Այժմ եկեք պարզենք, թե ինչ սարքեր են օգտագործվում մեթոդի իրականացման համար: Ցենտրիֆուգները կամ փակ են կամ բաց, մեխանիկական կամ ձեռքով շարժիչով: Ձեռքով բաց սարքերի հիմնական աշխատանքային մասը ուղղահայաց տեղակայված պտտվող առանցքն է: Նրա վերին մասում ուղղահայաց ամրացված է ձող, որտեղ տեղադրված են շարժական մետաղական թևեր։ Դրանք պարունակում են հատուկ փորձանոթներ՝ ստորին մասում նեղացած։ Թևերի ներքևի մասում տեղադրված է բամբակյա բուրդ, ինչը թույլ է տալիս խուսափել մետաղի հետ շփվելիս ապակե փորձանոթի վնասումից։ Այնուհետև սարքը դրվում է շարժման մեջ: Որոշ ժամանակ անց հեղուկը անջատվում է կասեցված պինդ նյութերից։ Դրանից հետո ձեռքով ցենտրիֆուգը դադարեցվում է: Փորձանոթների հատակին խիտ, պինդ նստվածք է կենտրոնացված: Դրա վերևում նյութի հեղուկ մասն է։
Մեխանիկական փակ տիպի ցենտրիֆուգներն ունեն մեծ թվով թեւեր՝ փորձանոթները տեղադրելու համար: Նման սարքերը ավելի հարմար են, քան ձեռքով: Դրանց ռոտորները շարժվում են հզոր էլեկտրական շարժիչներով և ունակ են արագացնել մինչև 3000 պտույտ/րոպե։ Սա հնարավորություն է տալիս ավելի լավ տարանջատել հեղուկ նյութերը պինդ նյութերից։
Ցենտրիֆուգման ժամանակ խողովակի պատրաստման առանձնահատկությունները
Խողովակներ, որոնք օգտագործվում ենցենտրիֆուգումը, պետք է լցված լինի նույն զանգվածի փորձնական նյութով: Ուստի այստեղ չափումների համար օգտագործվում են հատուկ բարձր ճշգրտության կշեռքներ։ Երբ ցենտրիֆուգում մի քանի խողովակների հավասարակշռում է պահանջվում, օգտագործվում է հետևյալ տեխնիկան. Մի զույգ ապակե տարա կշռելուց և նույն զանգվածին հասնելուց հետո դրանցից մեկը թողնում են որպես ստանդարտ։ Հետագա խողովակները հավասարակշռվում են այս նմուշի հետ՝ նախքան սարքի մեջ դնելը: Այս տեխնիկան զգալիորեն արագացնում է աշխատանքը, եթե անհրաժեշտ է պատրաստել խողովակների մի ամբողջ շարք ցենտրիֆուգման համար:
Հարկ է նշել, որ փորձանոթներում երբեք չափից շատ փորձնական նյութ չի տեղադրվում: Ապակե տարաները լցվում են այնպես, որ եզրից հեռավորությունը լինի առնվազն 10 մմ։ Հակառակ դեպքում, կենտրոնախույս ուժի ազդեցության տակ նյութը դուրս կթափվի փորձանոթից:
սուպերցենտրիֆուգներ
Չափազանց նուրբ կախոցների բաղադրամասերը առանձնացնելու համար սովորական ձեռքով կամ մեխանիկական ցենտրիֆուգները բավարար չեն: Այս դեպքում անհրաժեշտ է ավելի տպավորիչ ազդեցություն կենտրոնախույս ուժերի նյութերի վրա: Նման պրոցեսների իրականացման համար օգտագործվում են սուպերցենտրիֆուգներ։
Ներկայացված հատակագծի սարքերը հագեցած են կույր թմբուկով փոքր տրամագծով խողովակի տեսքով՝ 240 մմ-ից ոչ ավելի։ Նման թմբուկի երկարությունը զգալիորեն գերազանցում է նրա խաչմերուկը, ինչը հնարավորություն է տալիս զգալիորեն մեծացնել պտույտների քանակը և ստեղծել հզոր կենտրոնախույս ուժ։
Սուպերցենտրիֆուգայում փորձարկվող նյութը մտնում է թմբուկը, շարժվում է խողովակի երկայնքով և հարվածում է հատուկ ռեֆլեկտորներին, որոնք դեն են նետվում։նյութը սարքի պատերին. Կան նաև խցիկներ, որոնք նախատեսված են թեթև և ծանր հեղուկների առանձին դուրսբերման համար։
Սուպերցենտրիֆուգի առավելությունները ներառում են՝
- բացարձակ սեղմվածություն;
- բաժանման ամենաբարձր մակարդակը;
- կոմպակտ չափ;
- նյութերի տարանջատման հնարավորությունը մոլեկուլային մակարդակում.
Փակվում է
Այսպիսով մենք պարզեցինք, թե ինչ է ցենտրիֆուգումը: Ներկայումս մեթոդը գտնում է իր կիրառումը, երբ անհրաժեշտ է լինում մեկուսացնել լուծույթների նստվածքները, մաքրել հեղուկները, առանձնացնել կենսաբանորեն ակտիվ և քիմիական նյութերի բաղադրիչները։ Ուլտրացենտրիֆուգները օգտագործվում են մոլեկուլային մակարդակում նյութերը առանձնացնելու համար: Ցենտրիֆուգացման մեթոդը ակտիվորեն կիրառվում է քիմիական, նավթային, միջուկային, սննդի արդյունաբերության, ինչպես նաև բժշկության մեջ։
