Ultrasantrifüj - Ultracentrifuge

ultrasantrifüj

Ultrasantrifüjdeki a, santrifüj gibi yüksek hızlanma üretebilen çok yüksek hızlarda büküm rotorunun için optimize edilmiş, 1 000 000 g (yakl. 9, 800 km / s² ). Hazırlayıcı ve analitik ultrasantrifüj olmak üzere iki tür ultrasantrifüj vardır. Her iki araç sınıfı da moleküler biyoloji , biyokimya ve polimer biliminde önemli kullanımlar bulur .

Tarih

1924'te Theodor Svedberg , 7.000 g (12.000 rpm'de) üretebilen bir santrifüj yaptı ve daha önce geliştirilmiş olan Ultramikroskop ile yan yana getirmek için ultrasantrifüj olarak adlandırdı . 1925-1926'da Svedberg, 100.000 g'a (42.000 rpm) kadar alanlara izin veren yeni bir ultrasantrifüj inşa etti. Modern ultrasantrifüjler tipik olarak 100.000 g'dan fazlasına izin verecek şekilde sınıflandırılır. Svedberg , ultrasantrifüj kullanarak kolloidler ve proteinler üzerine yaptığı araştırma için 1926'da Nobel Kimya Ödülü'nü kazandı .

Vakum ultrasantrifüj, Virginia Üniversitesi Fizik Bölümünde Edward Greydon Pickels tarafından icat edildi . Yüksek hızlarda oluşan sürtünmede bir azalmaya izin veren vakumun katkısıydı . Vakum sistemleri ayrıca numune boyunca sabit sıcaklığın korunmasını sağlayarak sedimantasyon sonuçlarının yorumlanmasına müdahale eden konveksiyon akımlarını ortadan kaldırdı .

Spinco'nun Model E Analitik Ultrasantrifüjünün Seri Numaraları 1 ve 1000'in Karşılaştırılması, 1965

1946'da Pickels , tasarımına dayalı analitik ve hazırlayıcı ultrasantrifüjleri pazarlamak için Spinco'yu (Specialized Instruments Corp.) kurdu . Pickels, tasarımının ticari kullanım için çok karmaşık olduğunu düşündü ve daha kolay çalıştırılan, "kusursuz" bir versiyon geliştirdi. Ancak gelişmiş tasarımla bile analitik santrifüj satışları düşük kaldı ve Spinco neredeyse iflas etti. Şirket, biyomedikal laboratuvarlarında işgücü olarak popüler hale gelen hazırlayıcı ultrasantrifüj modellerinin satışına odaklanarak hayatta kaldı. 1949'da Spinco, maksimum 40.000 rpm hıza ulaşan ilk hazırlayıcı ultrasantrifüj olan Model L'yi tanıttı . 1954'te Beckman Instruments (daha sonra Beckman Coulter ) şirketi satın alarak Spinco santrifüj bölümünün temelini oluşturdu.

Enstrümantasyon

Ultrasantrifüjler, çok çeşitli deneyler için uygun çok çeşitli rotorlarla mevcuttur. Çoğu rotor, numuneleri içeren tüpleri tutmak için tasarlanmıştır. Sallanan kepçe rotorları , boruların menteşelere asılmasına izin verir, böylece rotor başlangıçta hızlanırken borular yatay olarak yeniden yönlendirilir. Sabit açılı rotorlar , tek bir malzeme bloğundan yapılır ve boruları önceden belirlenmiş bir açıyla açılan boşluklarda tutar. Bölgesel rotorlar , tüplerden ziyade tek bir merkezi boşlukta büyük miktarda numune içerecek şekilde tasarlanmıştır. Bazı bölgesel rotorlar, rotor yüksek hızda dönerken numuneleri dinamik olarak yükleme ve boşaltma yeteneğine sahiptir.

Hazırlayıcı rotorlar, biyolojide hücresel organeller ( mitokondri , mikrozomlar , ribozomlar ) ve virüsler gibi ince parçacıklı fraksiyonların peletlenmesi için kullanılır . Ayrıca , tüplerin çözelti içinde artan bir yoğun madde konsantrasyonu ile yukarıdan aşağıya doldurulduğu gradyan ayrımları için de kullanılabilirler . Sükroz gradyanları tipik olarak hücresel organellerin ayrılması için kullanılır. Sezyum tuzlarının gradyanları, nükleik asitlerin ayrılması için kullanılır. Numune, ayırmayı oluşturmak için yeterli bir süre yüksek hızda döndürüldükten sonra, rotorun düzgün bir şekilde durmasına izin verilir ve gradyan, ayrılan bileşenleri izole etmek için her bir tüpten nazikçe pompalanır.

Tehlikeler

Çalışan bir ultrasantrifüjde rotorun muazzam dönme kinetik enerjisi , dönen bir rotorun feci şekilde arızalanmasını ciddi bir endişe haline getirir , çünkü olağanüstü bir şekilde patlayabilir. Rotorlar geleneksel olarak alüminyum veya titanyum gibi yüksek mukavemetli-ağırlıklı metallerden yapılmıştır. Rutin kullanımın stresi ve sert kimyasal çözümler sonunda rotorların bozulmasına neden olur. Bu riski azaltmak için cihazın ve rotorların tavsiye edilen limitler dahilinde doğru kullanımı ve korozyonu önlemek ve bozulmayı tespit etmek için rotorların dikkatli bakımı gereklidir.

Daha yakın zamanlarda bazı rotorlar, %60'a kadar daha hafif olan ve daha hızlı hızlanma/yavaşlama oranları sağlayan hafif karbon fiber kompozit malzemeden yapılmıştır. Karbon fiber kompozit rotorlar ayrıca korozyona dayanıklıdır ve rotor arızasının önemli bir nedenini ortadan kaldırır.

Ayrıca bakınız

Referanslar


Dış bağlantılar