Santrifüje Giriş

Santrifüj, dünya genelindeki hemen hemen her biyomedikal araştırma laboratuvarında kullanılan bir cihazdır.

Santrifügasyon, karmaşık bir karışımın bileşenlerini ayırmak için santrifüjün kullanıldığı bir işlemdir.

Laboratuvar örneklerinin çok yüksek hızlarda döndürülmesiyle, belirli bir karışımın bileşenleri santrifüj kuvvetine maruz kalır; bu kuvvet, daha yoğun partiküllerin dönme ekseninden uzaklaşmasına, daha hafif olanların ise eksene doğru hareket etmesine neden olur. Bu partiküller, tüpün dibinde pelet olarak bilinen yapıda çökelbilir ve bu izole örnek veya geriye kalan çözelti olan süpernatant, daha fazla işlenebilir veya analiz edilebilir.

Bir santrifüjün temel bileşeni, yüksek hızlarda dönen hareketli parça olan rotordur.

Rotorlar sabit konumda olabilir veya bir santrifüj, mil adı verilen parçanın üzerine sabitlenmiş birden fazla rotor kullanabilir.

Genellikle, santrifüj rotorunda örneklerin dışarı fırlamasını önlemek için sıkıca vidalanmış bir kapak bulunur.

Birçok santrifüj, dönme işlemi sırasında dahili sıcaklığın kontrol edilmesini sağlayan bir soğutma ünitesine sahiptir.

Ayrıca, dönme süresi, sıcaklık ve hız veya bağıl kuvvet cinsinden dönme büyüklüğü gibi her bir çalıştırma için parametrelerin girilmesini sağlayan düğmeler veya butonlara sahiptirler.

Dönme hızı, dakikadaki devir sayısı olan RPM olarak ölçülür. RPM yanıltıcı bir değerdir çünkü parçacıkların bir karışımdan ayrılmasını sağlayan şey santrifüjün hızı değil, bu parçacıklara etki eden kuvvettir.

Bir parçacığa etki eden kuvvet, santrifüj rotorunun yarıçapı ile ilişkilidir ve farklı santrifüjler farklı rotor boyutlarına sahip olduğundan, aynı hızda veya RPM'de farklı kuvvetler uygulanabilir.

Santrifügasyon gücü, Bağıl santrifüj kuvveti veya RCF olarak da nicelleştirilebilir. RCF genellikle dünyanın yerçekimi ivmesinin bir katı olarak sunulur.

RCF, rotor yarıçapı ile açısal hızın karesinin çarpımının dünyanın yerçekimi ivmesine bölünmesi şeklinde ifade edilir.

RCF, r'nin santimetre cinsinden ölçülen santrifüj yarıçapını temsil ettiği aşağıdaki denklemle RPM ile ilişkilendirilebilir.

Bu denklemin kullanılması, deneyin başarısız olması ile başarılı olması arasındaki farkı belirleyebilir ancak her yeni prosedür için bu hesaplamayı uygulamak zorunda değilsiniz. Santrifüjler genellikle RCF'yi RPM'ye oldukça kolay bir şekilde dönüştürmeye yardımcı olan nomogramlarla birlikte gelir. RCF değerini elde etmek için bir cetvel kullanarak santrifüj yarıçapını ve verilen bir RPM değerini birleştirin.

Numunelerinizi santrifüj etmeye başlamadan önce sıcaklığı göz önünde bulundurun. Soğutmalı bir santrifüj kullanıyorsanız, döndürme işlemine başlamadan önce makinenin iç sıcaklığının istenen değere ulaşmasını beklemeli veya rotoru soğutmak için başka yöntemler bulmalısınız.

Döndürme işleminden hemen önce, tüplerinizdeki tüm kapakların sıkıca kapatıldığından ve sabitlendiğinden emin olun.

Tüpleri yerleştirirken, her numunenin tam karşısındaki başka bir numuneyle dengelendiğinden emin olun.

Sadece bir tüpünüz varsa, karşı ağırlık görevi görecek başka bir tüp hazırlayın.

Üç tüpünüz varsa, bunları birbirlerinden eşit uzaklıkta olacak şekilde bir üçgen şeklinde düzenleyebilirsiniz.

Bir santrifüjde ağırlıkların dengelenmesi kritiktir. Santrifüj rotorları yüksek hızlara ulaşır ve çok fazla kinetik enerjiye sahiptir. Yanlış dengelendiğinde, tüm santrifüj ünitesi bulunduğu yerden fırlayabilir ve ciddi hasara yol açabilir.

Rotorun ve kapağın sabitlendiğini onayladıktan sonra santrifüjü başlatın ve istenen hıza ulaşana kadar başında bekleyin. Bir sorun fark ederseniz, size yardımcı olması için laboratuvardaki deneyimli bir üyeyi çağırın.

Santrifüjleme işlemi tamamlandığında, biyolojik örneğinizi tüpün dibinde, çözeltinin geri kalanından yani süpernatanttan ayrılmış bir pelet şeklinde görebilmelisiniz.

Süpernatant, ya dekantasyonla (dökerek boşaltmanın bilimsel adı) ya da aspirasyonla (emiş kullanarak uzaklaştırmanın bilimsel adı) uzaklaştırılabilir.

Saflaştırılmış örnek daha sonra resüspansiyon adı verilen bir işlemle tekrar bir çözeltiye geri döndürülebilir. Hücrelerin santrifüj edilmesi (döndürülmesi), ardından hücrelerin aspire edilmesi ve tampon çözeltide resüspanse edilmesi işlemlerinin tekrarlanması genellikle hücre yıkama olarak adlandırılır.

Santrifüjasyonun bazı temel prensiplerini gördüğünüze göre, mevcut santrifüj türlerine ve bunlarla gerçekleştirebileceğiniz prosedürlere göz atma zamanı geldi.

Sabit açılı rotorlu santrifüjler, laboratuvarda karşılaşacağınız muhtemelen en yaygın cihaz türüdür. Birçok masaüstü santrifüj bu kategoriye girer.

Tüplerin sabit ve açılı bir konumda durduğu bu santrifüjler, diferansiyel santrifüjasyon protokollerinde kullanılır. Bu protokollerde, hayvan hücreleri gibi biyolojik örnekleri saflaştırmak için farklı hızlarda bir dizi santrifüjleme işlemi uygulanabilir. Tipik olarak bu protokoller, birkaç hücre yıkama adımını içerir.

Sabit açılı rotorların aksine, salınımlı (swing) rotorlar örneklerin dışa doğru dönmesine olanak tanıyan esnek tüp tutuculara sahiptir. Bu rotorlar, biyolojik örneklerin gradyan ortamın belirgin katmanlarına göç ettiği yoğunluk gradyanı santrifüjasyonu gibi uygulamalarda faydalıdır. Bu santrifüjasyon türü, bir hücre tipini diğerinden hızla ayırmak veya tekil organelleri izole etmek için kullanışlıdır.

Son olarak, ultrasantrifüj, laboratuvarda bulacağınız tüm santrifüjlerin en gelişmiş ve güçlü olanıdır. 70,000 rpm'in üzerinde dönebilir, bu da onu DNA veya virüsler gibi küçük partiküllerin izolasyonu için oldukça uygun kılar.

Bu santrifüjün yüksek hızları nedeniyle, yüklerin düzgün şekilde dengelendiğinden ve hem rotorun hem de kapağın güvenli olduğundan emin olmak için ekstra özen gösterilmelidir.

JoVE'nin Santrifüjleme giriş videosunu izlediniz. Bu videoda şunları inceledik: santrifüjün ne olduğu ve nasıl çalıştığı, bir santrifüjün nasıl çalıştırılacağı ve kullanılacağı, bazı güvenlik önlemleri ve santrifüjleme işleminin farklı uygulama alanları. İzlediğiniz için teşekkürler; tüplerinizi dengelemeyi unutmayın.