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Trabalhando com Centrífugas

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Working with Centrifuges

6.1: Proper Personal Protective Equipment

6.5: Working with Hot and Cold Sources

95,381 Views

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07:07 min

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April 30, 2023

Overview

Fonte: Robert M. Rioux & Suprita Jharimune, Universidade Estadual da Pensilvânia, University Park, PA

A força gravitacional da Terra é capaz de separar misturas heterogêneas. No entanto, muitos sistemas evitam esse tipo de separação devido ao tempo normalmente exigido nesses casos. Centrifugação é uma das ferramentas mais poderosas para a separação de misturas heterogêneas¹. Envolve a aplicação de força centrípeta para sedimentação da fase mais pesada, levando à separação das duas fases, e é uma técnica comumente utilizada em ambientes industriais e laboratoriais.

Em um processo típico de centrifugação, partículas suspensas em um fluido são giradas sobre o eixo centrífuga de rotação, causando uma força longe do eixo. Esta força leva as partículas para o fundo do suporte amostral centrífuga a uma taxa que depende do tamanho e densidade das partículas. A centrifugação é, portanto, uma técnica para acelerar o processo de sedimentação.

Para garantir a segurança no uso de uma centrífuga, o usuário deve ser devidamente treinado e consciente dos perigos que podem resultar de seu uso. As seções a seguir apresentam uma discussão sobre manuseio e segurança enquanto trabalham com centrífugas.

Principles

Uma centrífuga consiste em três peças básicas um rotor, um eixo de acionamento e um motor². O rotor contém os tubos, garrafas ou sacos contendo os líquidos a serem centrifugados. Geralmente é feito de um material de alta resistência, como uma liga de alumínio ou aço inoxidável. Diferentes tipos e tamanhos de rotor, intercambiáveis entre si, podem ser montados no eixo de acionamento, que se conecta ao motor. O motor fornece a potência para girar o rotor. Normalmente, um gabinete seguro cerca e suporta essas partes. Os controles de operação e os indicadores para velocidade e tempo são montados no gabinete. A maioria das centrífugas tem um sistema de freio para parar o rotor logo após a corrida ser definida. Muitas centrífugas também são refrigeradas para evitar que amostras biológicas delicadas se aqueçam, já que as amostras tendem a aquecer durante o processo de centrifugação. Existem instrumentos de baixa velocidade e alta velocidade para centrifugação. Centrífugas que operam a velocidades de até 10.000 rpm são consideradas instrumentos de baixa velocidade, enquanto os instrumentos de alta velocidade operam a velocidades de até 21.000 rpm. Ultracentrifuges podem exceder velocidades de rotação de 30.000 rpm.

Devido à alta velocidade em que uma centrífuga opera, pode causar ferimentos graves ao usuário se mal manuseado. Os perigos causados pela centrifugação estão ligados principalmente à falha mecânica ou à dispersão de aerossóis. A força centrífuga no rotor causa uma carga no rotor da centrífuga, levando a uma pequena mudança nas dimensões do metal. Os rotores são projetados para suportar um limiar de estresse e ser capazes de retornar às suas dimensões originais de estado de repouso. No entanto, se esse estresse limiar for excedido, o rotor talvez permanentemente deformado. Rachaduras e outros desgastes levarão à deterioração do rotor ao longo do tempo, comprometendo o funcionamento seguro da centrífuga. Se um material perigoso vazar dentro do rotor ou corpo da centrífuga, ele pode representar perigos potenciais para o usuário e outros presentes na área circundante. Por isso, é importante que todos os usuários sigam as etapas padrão para o funcionamento seguro das centrífugas e sejam treinados para lidar com situações em caso de falha de operação ou outros riscos. O usuário nunca deve se tornar complacente ao trabalhar com instrumentos de baixa velocidade. Eles ainda podem causar ferimentos significativos ao usuário.

Procedure

1. Protocolo Geral para Uso seguro de Centrífuga

O supervisor de laboratório ou oficial de segurança laboratorial deve garantir que todos os usuários sejam devidamente treinados na seleção do rotor, tubo de amostra e operação adequada da centrífuga.
Qualquer novo usuário deve ser supervisionado de perto por um usuário treinado até que esteja confiante sobre como usar corretamente o instrumento.
Antes de usar o instrumento, cada usuário deve ler atentamente e entender as instruções de segurança para a centrífuga específica.
Dependendo da amostra, devem ser utilizados rotores compatíveis.
O rotor, o tubo e o eixo devem estar limpos, secos e livres de rachaduras ou deformidades.
Os anéis O devem ser verificados para qualquer desgaste ou rachaduras.
É importante ter certeza de que os tubos utilizados para centrifugação são compatíveis com a amostra e a velocidade de rotação (baixa, alta ou ultra).
Os tubos de centrífugas não devem ser preenchidos mais de três quartos do seu nível máximo de preenchimento.
Os tubos devem ser tampados firmemente.
É extremamente importante equilibrar os tubos opostos uns aos outros. O não cumprimento pode levar à separação incompleta e, em casos extremos, pode causar dispersão do conteúdo do tubo na carcaça da centrífuga.
Antes de ligar a centrífuga, o rotor deve ser verificado para garantir que esteja corretamente sentado na unidade e a tampa esteja devidamente fechada.
A tampa deve ser mantida fechada o tempo todo quando a centrífuga estiver em funcionamento, e nunca deve estar aberta até que o rotor pare completamente.
O operador deve permanecer nas proximidades da centrífuga até atingir com segurança a velocidade de operação alvo. No caso de sons ou vibrações incomuns, o instrumento deve ser imediatamente desligado. O limite de velocidade do instrumento nunca deve ser excedido. Ao desligar, dê tempo suficiente para o rotor desacelerar para uma posição parada. Centrífugas modernas têm indicadores que significam que é seguro abrir a centrífuga.
Uma vez que a centrifugação tenha acabado, as amostras devem ser removidas e o instrumento deve ser verificado se há derramamentos ou vazamentos. Se necessário, o rotor deve ser completamente limpo.

2. Precauções adicionais ao manusear produtos químicos perigosos ou materiais infecciosos

Ao usar produtos químicos perigosos ou amostras biológicas que possam ser infecciosas, é importante rotular o instrumento durante o uso para alertar outros trabalhadores sobre o perigo.
Luvas apropriadas¹devem ser usadas para manusear amostras perigosas.
Devem ser utilizados tubos de segurança selados. É preferível usar o confinamento secundário, se disponível, para os tubos de centrífugas. Estes são geralmente na forma de pastilhas de plástico ou vidro que são colocados diretamente nos baldes de amostra da centrífuga.
Uma vez que a centrifugação tenha acabado, os tubos devem ser removidos do rotor e abertos apenas no capô da fumaça ou no armário de segurança biológica, conforme aplicável.
A limpeza, se necessário, deve ser feita com extremo cuidado, de modo a não expor o operador a produtos químicos perigosos ou materiais infecciosos. Em caso de derramamento de tais amostras, veja o passo 3, Situações de Emergência, abaixo.
Para tipos específicos de amostras perigosas, pode ser preferível manter procedimentos padrão e protocolos de limpeza em laboratório. Estes devem ser revistos e atualizados em conformidade, conforme necessário.

3. Situações de emergência e suas medidas de segurança

Uma situação de emergência pode surgir se o rotor falhar ou se houver um derramamento na centrífuga devido à quebra do tubo ou má manipulação. Nessas situações, devem ser tomadas as seguintes medidas.

A centrífuga deve ser desligada imediatamente e a tampa deve ser mantida fechada até que outras sejam notificadas e evacuem o local. A energia deve ser exterminada no botão de alimentação do instrumento. O botão estará localizado na parte frontal, lateral ou atrás do instrumento. O usuário deve se familiarizar com sua localização. Se o botão de alimentação estiver com defeito, o usuário deve remover o plugue de alimentação principal da tomada de parede.
Para reduzir o risco de aerossóis, às vezes é melhor deixar a centrífuga intocada por pelo menos 0,5 h. Consulte o documento técnico da centrífuga.
Para limpar os derramamentos, o operador deve estar bem familiarizado com a amostra que está sendo usada e deve usar trajes adequados, incluindo jaleco, luvas, escudo facial e óculos de segurança.
1. Uma vez limpo, o material derramado deve ser descartado adequadamente e as roupas de proteção contaminadas devem ser descartadas ou limpas adequadamente. As mãos e qualquer pele exposta devem ser lavadas completamente.
Se abertamente exposto a materiais altamente perigosos, o 911 deve ser chamado ou a atenção médica imediata deve ser administrada à pessoa aflita.

4. Manutenção da Centrífuga

NOTA: O corpo da centrífuga é geralmente feito de metais que podem corroer na presença de umidade, produtos químicos ou agentes de limpeza fortes. Para a manutenção adequada da centrífuga, recomenda-se seguir cuidadosamente as instruções do fabricante para limpeza e manutenção. Fora isso, algumas medidas gerais para manutenção a serem mantidas em mente são as seguintes.

A centrífuga deve ser sempre mantida limpa e seca.
Qualquer tipo de derramamento deve ser imediatamente limpo.
O rotor deve ser descontaminado após o uso com materiais biológicos e radioativos. Recomenda-se o uso de alvejante de 10% por 30 min seguido de 70% de etanol, deixando o ar do rotor secar.
Os fios de escova abrasivos nunca devem ser usados para limpar o rotor e as partes associadas.
O rotor deve ser inspecionado após cada uso pelo operador e pelo menos anualmente pelo inspetor do fabricante.
Um diário de bordo deve ser mantido para cada centrífuga para manter um registro de usuários, amostras e histórico de serviços. Além disso, cópias de quaisquer materiais relacionados à garantia podem ser incluídas neste diário de bordo.

A centrifugação é uma das ferramentas mais poderosas utilizadas em laboratórios para a separação de misturas heterogêneas, mas pode ser perigosa e, portanto, precauções de segurança devem ser aplicadas.

Uma centrífuga rapidamente gira amostras para separar materiais heterogêneos, o que induz forças centrífugas extremas nas amostras e no instrumento. Devido à alta velocidade em que uma centrífuga opera, pode causar ferimentos graves ao usuário se mal manuseado. Portanto, deve-se tomar cuidado especial ao utilizar uma centrífuga para evitar derramamentos e danos ao equipamento.

Este vídeo ilustrará o mecanismo de uma centrífuga e como operar e manter uma com segurança.

Antes de entrar em detalhes das medidas de segurança, vamos revisar rapidamente o básico da centrifugação. Centrífugas contêm um rotor alojado em um fuso. Rotores de tamanho diferente geralmente podem ser instalados em um único fuso para acomodar diferentes garrafas de amostra, tubos ou sacos. Um motor gira o rotor em um RPM especificado ou revoluções por minuto. Isso, por sua vez, dá a força centrífuga na mistura heterogênea dirigida para longe do eixo de rotação, que separa partículas com diferentes densidades.

Diferentes tipos de centrífugas operam em diferentes RPMs. Centrífugas de baixa velocidade funcionam a menos de 10.000 RPMs, alta velocidade até 21.000 e ultracentrífugas para 30.000 ou mais. Cada tipo tem rotores diferentes que são compatíveis com ele. Após a corrida, um sistema de frenagem geralmente diminui a velocidade do rotor. Em qualquer centrífuga, alta velocidade deforma o rotor.

Em uso normal, ele voltará ao seu tamanho anterior. No entanto, se a força devido à fiação exceder a força máxima que o rotor pode suportar, então ele pode ficar permanentemente deformado. Isso pode levar a rachaduras, que podem, por sua vez, levar a falhas graves. Falhas centrífugas, por outro lado, podem levar a vazamento de amostras, que podem ser perigosas se materiais perigosos estiverem envolvidos e devem ser tratados com cuidado. Agora, vamos mostrar como preparar amostras e usá-las com segurança na centrífuga.

Primeiro, selecione tubos de centrífugas apropriados compatíveis com as velocidades rotativas que deseja usar. Verifique a documentação para descobrir os limites do tubo. Os tubos devem estar intactos e livres de rachaduras. Encha cada um a não mais do que 3/4 cheio para evitar derramamentos. Em seguida, certifique-se de que os tubos estão equilibrados e tampá-los firmemente.

Ao centrifugar amostras químicas ou biológicas perigosas, tome precauções especiais. Use equipamentos de proteção apropriados e prepare amostras em um ambiente de trabalho adequado, como um capô de fumaça ou um armário de fluxo laminar. Para obter mais informações sobre esses recursos de segurança, consulte os vídeos do JoVE em Fume Hoods.

Se necessário, use uma contenção secundária para materiais perigosos, como uma pastilha de vidro ou plástico. Também podem ser utilizados tubos de segurança selados que fornecem um ambiente contido. Todos devem ser treinados antes de usar qualquer centrífuga ou rotor.

Selecione um rotor apropriado para a centrífuga. Verifique se o rotor e sua tampa estão limpos e secos e não possuem rachaduras ou deformidades. Certifique-se de que os anéis O no rotor ou na tampa não estejam gastos. Além disso, verifique o fuso centrífuga para ver se ele está dobrado ou tem outras deformidades. Em seguida, coloque o rotor no eixo certificando-se de que está corretamente sentado. Insira amostras no rotor, tendo certeza de que os tubos se encaixam feio no rotor.

Sempre coloque tubos equilibrados em frente um ao outro. Cubra o rotor, garantindo que o selo esteja apertado. Feche a tampa da centrífuga e inicie seu programa. Novamente, consulte o vídeo de centrífuga anterior da JoVE, para obter mais informações sobre a execução de um programa de centrífugas.

Fique na centrífuga até atingir sua velocidade máxima. Familiarize-se com a localização do botão de alimentação. Desligue o botão de alimentação se houver sons ou vibrações incomuns para parar a centrífuga imediatamente. Então evacue a área imediata até que o rotor pare. Uma vez parado, inspecione as amostras para derramamento e o rotor para quaisquer anormalidades ou desequilíbrios. Se não houve problemas, espere até que a centrífuga tenha concluído seu programa e pare completamente.

Espere mais meia hora se os produtos químicos formadores de aerossol estiverem presentes. Caso contrário, você pode abrir

a centrífuga imediatamente. Remova as amostras e leve-as de volta para uma área especializada para abertura, se necessário. Em caso de derramamento, limpe a centrífuga imediatamente. Use EPI apropriado para qualquer perigo presente e descarte materiais contaminados de acordo com as diretrizes. Não use fios abrasivos para limpar, pois podem danificar o rotor. Alerte o pessoal de emergência e não tente limpar a centrífuga se os perigos fatais tiverem derramado.

Descontamine o rotor com alvejante de 10% para quaisquer amostras biológicas utilizadas na centrífuga, independentemente do derramamento ou não. Deixe o alvejante ficar por 30 minutos e depois enxágue 70% de etanol e ar seco. Por último, remova e inspecione o rotor para obter qualquer dano e observe seu uso no diário de bordo.

Você acabou de assistir “Introdução em Centrífuga Uso” da JoVE. Agora você deve entender como preparar suas amostras, bem como como operar e manter o instrumento.

Obrigado por assistir.

Applications and Summary

Com o aumento do uso de centrífugas em laboratórios e indústria, o risco de riscos para o uso de centrífugas também aumentou. No entanto, o manuseio cuidadoso do aparelho e o conhecimento adequado de suas medidas de uso e segurança podem mitigar substancialmente os acidentes. Uma diretriz básica para trabalhar com centrífugas é fornecida aqui. No entanto, os procedimentos podem variar marginalmente dependendo da máquina centrífuga específica utilizada. Por isso, recomenda-se sempre ler e entender atentamente o manual do usuário da máquina em particular antes de começar a usá-la.

References

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CR Scientific LLC. http://www.crscientific.com/centrifuge-safety.html Accessed 16 August 2016

Transcript

Centrifugation is one of the most powerful tools used in labs for the separation of heterogeneous mixtures, but it can be hazardous, and therefore safety precautions should be applied.

A centrifuge rapidly spins samples to separate heterogeneous materials, which induces extreme centrifugal forces on the samples and the instrument. Due to the high speed at which a centrifuge operates, it can cause serious injury to the user if mishandled. Therefore, special care must be taken when using a centrifuge to prevent spills and damage to the equipment.

This video will illustrate the mechanism of a centrifuge and how to safely operate and maintain one.

Before going into the details of the safety measures, let’s quickly review the basics of centrifugation. Centrifuges contain a rotor housed on a spindle. Differently sized rotors can usually be fitted on a single spindle to accommodate different sample bottles, tubes, or bags. A motor spins the rotor at a specified RPM or revolutions per minute. This, in turn, imparts the centrifugal force on the heterogeneous mixture directed away from the axis of rotation, which separates particles with different densities.

Different types of centrifuges operate at different RPMs. Low-speed centrifuges run at less than 10,000 RPMs, high-speed up to 21,000, and ultracentrifuges to 30,000 and above. Each type has different rotors that are compatible with it. After the run, a braking system usually slows down the rotor. In any centrifuge, high speed deforms the rotor.

In normal use, it will return to its previous size. However, if the force due to spinning exceeds the maximum force that the rotor can handle, then it might get permanently deformed. This can lead to cracks, which may, in turn, lead to serious failure. Centrifuge failures, on the other hand, may lead to sample leakage, which can be dangerous if hazardous materials are involved and should be handled with care. Now, we will show you how to prepare samples and safely use them in the centrifuge.

First, select appropriate centrifuge tubes that are compatible with the rotating speeds you want to use. Check the documentation to find out the tube’s limits. Tubes should be intact and free of any cracks. Fill each to no more than 3/4 full to prevent spills. Then make sure that the tubes are balanced and cap them tightly.

When centrifuging hazardous chemical or biological samples, take special precautions. Wear appropriate protective equipment, and prepare samples in an appropriate work environment, like a fume hood or laminar flow cabinet. For more information on these safety features, see JoVE’s videos on Fume Hoods.

If necessary, use a secondary containment for hazardous materials, like a glass or plastic insert. Sealed safety tubes providing a contained environment can be used as well. Everyone must be trained before using any centrifuge or rotor.

Select a rotor appropriate to the centrifuge. Check that the rotor and its cover are clean and dry and do not have cracks or deformities. Make extra sure that the O-rings on the rotor or cover are not worn. Also, check the centrifuge spindle to see if it is bent or has any other deformities. Then place the rotor on the spindle making sure it is correctly seated. Insert samples into the rotor, being sure that the tubes fit snugly in the rotor.

Always put balanced tubes opposite each from each other. Cover the rotor, ensuring that the seal is tight. Close the centrifuge lid and start your program. Again, see JoVE’s previous centrifuge video, for more information about running a centrifuge program.

Stay at the centrifuge until it has reached its maximum speed. Familiarize yourself with the location of the power button. Turn off the power button if there are any unusual sounds or vibrations to stop the centrifuge immediately. Then evacuate the immediate area until the rotor has stopped. Once it has stopped, inspect the samples for spillage and the rotor for any abnormalities or imbalances. If there were no problems, wait until the centrifuge has completed its program and completely stopped.

Wait an additional half-hour if aerosol-forming chemicals are present. Otherwise, you may open

the centrifuge immediately. Remove the samples and take them back to a specialized area for opening if necessary. In case of a spill, clean up the centrifuge immediately. Use appropriate PPE to any hazard present, and dispose of contaminated materials according to guidelines. Do not use abrasive brush wires to clean as they may damage the rotor. Alert emergency personnel, and do not attempt to clean the centrifuge if life-threatening hazards have spilled.

Decontaminate the rotor with 10% bleach for any biological samples used in the centrifuge regardless of spill or not. Let the bleach stand for 30 minutes, and then rinse 70% ethanol and air dry. Lastly, remove and inspect the rotor for any damage, and note down your use in the logbook.

You’ve just watched JoVE’s Introduction Into Centrifuge Use. You should now understand how to prepare your samples as well as how to operate and maintain the instrument.

Thanks for watching.

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