Kanuni za kufanya kazi na mifano ya matumizi ya centrifuge

Utangulizi: Centrifuge - mkono usioonekana "wa kutenganisha"

Sentimita za maabara ni vifaa vya lazima katika biolojia, kemia, dawa na nyanja zingine. Wao hutenganisha haraka vifaa na wiani tofauti katika vinywaji kupitia nguvu ya centrifugal inayotokana na mzunguko wa kasi. Ikiwa ni kupunguka kwa damu, uchimbaji wa seli, au utakaso wa nanomaterial, centrifuges huchukua jukumu muhimu. Nakala hii itachambua kanuni zake za kufanya kazi na hali ya kawaida ya matumizi kupitia mchanganyiko wa picha na maandishi.

Kanuni ya Kufanya kazi ya centrifuges: Je! Nguvu ya Centrifugal "Safu"?

1. Asili ya nguvu ya centrifugal

Nguvu ya Centrifugal ni nguvu ya ndani ambayo hutoa "nguvu ya kawaida" ambayo husababisha kitu mbali na katikati ya mzunguko kwani inazunguka mhimili wake. Formula ni:

F = m × ω² × r
(m: misa ya kitu; ω: kasi ya angular; R: radius ya mzunguko)

2. Mtiririko wa kazi

1. Pakia sampuli ndani ya bomba la centrifuge na uweke sawa katika rotor (hakikisha usawa);
2. Weka kasi (rpm) na wakati wa kuanza centrifugation;
3. Chini ya mzunguko wa kasi kubwa, vifaa vya denser hukaa nje kuunda precipitates; Wale denser hubaki kwenye safu ya juu;
4. Baada ya kuacha, kioevu huwekwa kulingana na gradient ya wiani na inaweza kufyonzwa safu na safu.

• Rotor: Sehemu ya msingi iliyobeba bomba la centrifuge (rotor ya angular/rotor ya usawa);
• Gari gari: hutoa nguvu ya mzunguko;
• Mfumo wa majokofu (hiari): inazuia sampuli kutoka overheating;
• Mfumo wa kudhibiti: Kurekebisha kasi, wakati na joto.

Uainishaji na vigezo vya msingi vya centrifuges

1. Uainishaji kwa kasi

2. Uchambuzi wa vigezo muhimu

Kikosi cha Jamaa cha Centrifugal (RCF): Kiashiria cha ufanisi halisi wa kujitenga, formula:

RCF = 1.118 × 10⁻⁵ × R × (rpm) ²
(R: radius ya mzunguko, kitengo cha sentimita)

Mbio za kudhibiti joto: -20 ℃ hadi 40 ℃ kulinda sampuli nyeti za joto;
Uwezo wa rotor: Kutoka kwa kiwango kidogo cha 0.2ml hadi kiwango kikubwa cha 1L, inaweza kubadilishwa kwa mahitaji tofauti.

Mifano ya matumizi ya kawaida

Mfano 1: Kupunguza damu (upimaji wa matibabu)

Lengo: Tenga plasma, seli nyeupe za damu na seli nyekundu za damu.

1. Kusanya sampuli nzima za damu na kuongeza anticoagulant;
2. Centrifuge saa 3000 rpm kwa dakika 10;
3. Matokeo yaliyowekwa (juu hadi chini): plasma (55%), seli nyeupe za damu/vidonge (<1%), seli nyekundu za damu (45%).

Mfano 2: Kutengwa kwa organelles (utafiti wa kibaolojia)

Lengo: Dondoo mitochondria au kiini cha seli.

1. Baada ya uchunguzi wa seli, homogenate ilikuwa centrifuged kwa kasi ya chini (1000 rpm) kuondoa seli zisizovunjika;
2. Supernatant ilikuwa centrifuged saa 10,000 rpm ili kutoa mitochondria;
3. Supernatant ya mwisho ilikuwa ultracentrifuged (100,000 rpm) kupata microsomes.

Ufunguo: Usafi unaboreshwa na gradient centrifugation (kwa mfano, sucrose wiani gradient).

Mfano 3: uchimbaji wa DNA (biolojia ya Masi)

Lengo: Tenga na utakasa DNA kutoka kwa seli.

1. Seli za lysing kutolewa DNA;
2. Ongeza buffer ya kumfunga na centrifuge kwa kasi kubwa kwa adsorb DNA kwenye membrane ya silika;
3. Kuosha kuondoa uchafu;
4. DNA ilibadilishwa na centrifugation ya kasi ya chini.

Mchakato wa utakaso wa DNA

Mfano 4: Utakaso wa nanomatadium (Sayansi ya Vifaa)

Lengo: Kutenganisha nanoparticles za dhahabu za ukubwa tofauti wa chembe.

1. Mchanganyiko wa synthesized ni centrifuged kwa kasi ya gradient:
2. 5000 rpm huondoa hesabu kubwa za chembe;
3. Kusanya ukubwa wa chembe ya lengo (kwa mfano, 20nm) saa 15,000 rpm;
4. 20,000 rpm inachukua chembe ndogo (5nm).

Maambukizi ya elektroni ya elektroni (TEM) ilithibitisha usambazaji wa ukubwa wa chembe.

Tahadhari za kiutendaji

• Kusawazisha na ulinganifu: Vipu vya centrifuge vinahitaji kuwekwa kwa usawa, na tofauti ya ubora wa ≤0.1g ili kuzuia ajali zinazosababishwa na usawa wa rotor;
• Kikomo cha kasi: Ni marufuku kabisa kuzidi kasi iliyokadiriwa ya rotor;
• Biosafety: Sampuli za pathogen zinahitaji matumizi ya rotors zilizotiwa muhuri au biosafety centrifuges;
• Matengenezo: Safisha mara kwa mara kutu na angalia kuzeeka kwa pete za muhuri.

Mtazamo wa baadaye: Ujuzi na miniaturization

• Centrifuge yenye akili: Sensorer zilizojengwa hufuatilia nguvu ya centrifugal na joto kwa wakati halisi na kurekebisha kiotomatiki vigezo;
• Centrifuge ya Handheld: Kifaa cha Micro-Powered cha USB kukidhi mahitaji ya upimaji wa haraka kwenye tovuti;
• Ubunifu wa kijani: Vipindi vya chini vya kelele, vya chini vya nishati vimekuwa maarufu.

Centrifuges hufikia utenganisho mzuri wa mifumo tata iliyochanganywa kupitia kanuni rahisi za mwili. Kutoka kwa utambuzi wa matibabu hadi utafiti wa kisayansi wa kukata, inaendelea kushinikiza mipaka ya maendeleo ya kisayansi. Kuelewa kanuni zake na shughuli za kusawazisha ni ujuzi muhimu kwa kila majaribio.