რა არის ცენტრიფუგაცია? რისთვის გამოიყენება მეთოდი? ტერმინი "ცენტრიფუგაცია" ნიშნავს ნივთიერების თხევადი ან მყარი ნაწილაკების სხვადასხვა ფრაქციებად დაყოფას ცენტრიდანული ძალების გამოყენებით. ნივთიერებების ეს გამოყოფა ხორციელდება სპეციალური აპარატის - ცენტრიფუგების გამოყენებით. რა არის მეთოდის პრინციპი?
ცენტრიფუგაციის პრინციპი
მოდით განვიხილოთ განმარტება უფრო დეტალურად. ცენტრიფუგაცია არის ნივთიერებებზე ზემოქმედება სპეციალიზებულ აპარატში ულტრა მაღალი სიჩქარით როტაციით. ნებისმიერი ცენტრიფუგის ძირითადი ნაწილია როტორი, რომელიც შეიცავს სლოტებს საცდელი მილების დასაყენებლად მასალასთან, რომელიც უნდა დაიყოს ცალკეულ ფრაქციებად. როტორის მაღალი სიჩქარით ბრუნვის დროს მოქმედებს ცენტრიდანული ძალა. საცდელ მილებში მოთავსებული ნივთიერებები იყოფა სხვადასხვა ნივთიერებებად სიმკვრივის დონის მიხედვით. მაგალითად, მიწისქვეშა წყლების ნიმუშების ცენტრიფუგირება გამოყოფს სითხეს და აგროვებს მასში შემავალ მყარ ნივთიერებებს.
ავტორიმეთოდი
პირველად ცნობილი გახდა რა არის ცენტრიფუგაცია მეცნიერ ა.ფ.ლებედევის მიერ ჩატარებული ექსპერიმენტების შემდეგ. მეთოდი შეიმუშავა მკვლევარმა ნიადაგის წყლის შემადგენლობის დასადგენად. ადრე ამ მიზნით გამოიყენებოდა თხევადი დასახლება, რასაც მოჰყვა მისგან მყარი ნიმუშების გამოყოფა. ცენტრიფუგაციის მეთოდის შემუშავებამ შესაძლებელი გახადა ამ ამოცანის უფრო სწრაფად გამკლავება. ამ განცალკევების წყალობით შესაძლებელი გახდა ნივთიერებების მყარი ფრაქციის თხევადი მშრალ ფორმაში ამოღება რამდენიმე წუთში.
ცენტრიფუგაციის ეტაპები
დიფერენციალური ცენტრიფუგაცია იწყება შესასწავლი ნივთიერებების დაბინძურებით. მასალის ასეთი დამუშავება ხდება ტანკების დასახლებაში. დნობისას მატერიის ნაწილაკები გამოიყოფა გრავიტაციის გავლენით. ეს საშუალებას აძლევს ნივთიერებებს მომზადდეს უკეთესი გამოყოფისთვის ცენტრიდანული ძალების გამოყენებით.
შემდეგ, საცდელ მილებში არსებული ნივთიერებები იფილტრება. ამ ეტაპზე გამოიყენება ეგრეთ წოდებული პერფორირებული დოლები, რომლებიც განკუთვნილია თხევადი ნაწილაკების მყარიდან გამოყოფისთვის. წარმოდგენილი აქტივობების დროს მთელი ნალექი რჩება ცენტრიფუგის კედლებზე.
მეთოდის სარგებელი
ცალკეული ნივთიერების განცალკევების სხვა მეთოდებთან შედარებით, როგორიცაა ფილტრაცია ან დალექვა, ცენტრიფუგაცია შესაძლებელს ხდის მინიმალური ტენიანობის მქონე ნალექის მიღებას. ამ გამოყოფის მეთოდის გამოყენება შესაძლებელს ხდის წვრილად გაფანტული სუსპენზიების გამოყოფას. შედეგი არის5-10 მიკრონი ზომის ნაწილაკების მიღება. ცენტრიფუგაციის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი უპირატესობაა მისი განხორციელების შესაძლებლობა მცირე მოცულობისა და ზომების აღჭურვილობის გამოყენებით. მეთოდის ერთადერთი ნაკლი არის მოწყობილობების ენერგიის მაღალი მოხმარება.
ცენტრიფუგაცია ბიოლოგიაში
ბიოლოგიაში ნივთიერებების ცალკეულ ნივთიერებებად გამოყოფა გამოიყენება მაშინ, როდესაც საჭიროა მიკროსკოპის ქვეშ გამოკვლევისთვის პრეპარატების მომზადება. ცენტრიფუგაცია აქ ტარდება რთულ მოწყობილობებზე - ციტოროტორებზე. ასეთი მოწყობილობები, გარდა საცდელი მილების სლოტებისა, აღჭურვილია ნიმუშის დამჭერებით, რთული დიზაინის ყველა სახის მინის სლაიდებით. მიღებული მასალების ხარისხი და, შესაბამისად, სასარგებლო ინფორმაციის რაოდენობა, რომელიც შეიძლება შეგროვდეს ანალიზის შედეგებიდან, პირდაპირ დამოკიდებულია ცენტრიფუგის დიზაინზე ბიოლოგიაში კვლევის ჩატარებისას.
ცენტრიფუგაცია ნავთობგადამამუშავებელ ინდუსტრიაში
ცენტრიფუგაციის მეთოდი შეუცვლელია ნავთობის წარმოებაში. არსებობს ნახშირწყალბადების ნამარხი, საიდანაც წყალი მთლიანად არ გამოიყოფა დისტილაციის დროს. ცენტრიფუგაცია შესაძლებელს ხდის ზედმეტი სითხის ამოღებას ზეთის შემადგენლობიდან, გაზრდის მის ხარისხს. ამ შემთხვევაში ზეთი იხსნება ბენზოლში, შემდეგ თბება 60 oC-მდე და შემდეგ ექვემდებარება ცენტრიდანულ ძალას. ბოლოს გაზომეთ ნივთიერებაში დარჩენილი წყლის რაოდენობა და საჭიროების შემთხვევაში გაიმეორეთ პროცედურა.
სისხლის ცენტრიფუგაცია
ეს მეთოდი ფართოდ გამოიყენება მედიცინაშიმიზნები. მედიცინაში ის საშუალებას გაძლევთ გადაჭრათ შემდეგი რიგი პრობლემები:
- გაწმენდილი სისხლის ნიმუშების მიღება პლაზმაფერეზისთვის. ამ მიზნით, სისხლის უჯრედები გამოყოფილია მისი პლაზმიდან ცენტრიფუგაში. ოპერაცია შესაძლებელს ხდის სისხლის განთავისუფლებას ვირუსებისგან, ჭარბი ანტისხეულებისგან, პათოგენური ბაქტერიებისგან, ტოქსინებისგან.
- სისხლის მომზადება დონორის ტრანსფუზიისთვის. სხეულის სითხის ცალკეულ ფრაქციებად ცენტრიფუგირებით დაყოფის შემდეგ, სისხლის უჯრედები უბრუნდება დონორს და პლაზმა გამოიყენება ტრანსფუზიისთვის ან გაყინული შემდგომი გამოყენებისთვის.
- თრომბოციტების მასის იზოლაცია. ნივთიერება მიიღება თრომბოციტებით გამდიდრებული სისხლის პლაზმიდან. მიღებული მასა გამოიყენება სამედიცინო დაწესებულებების ქირურგიულ და ჰემატოლოგიურ განყოფილებებში, გადაუდებელ თერაპიაში, საოპერაციო ოთახებში. თრომბოციტების მასის გამოყენება მედიცინაში შესაძლებელს ხდის დაზარალებულებში სისხლის შედედების გაუმჯობესებას.
- ერითროციტების მასის სინთეზი. სისხლის უჯრედების ცენტრიფუგაცია ხდება მისი ფრაქციების დელიკატური გამოყოფით სპეციალური ტექნიკის მიხედვით. ერითროციტებით მდიდარი მზა მასა გამოიყენება სისხლის დაკარგვის, ოპერაციების დროს გადასხმისთვის. ერითროციტების მასა ხშირად გამოიყენება ანემიისა და სისხლის სხვა სისტემური დაავადებების სამკურნალოდ.
თანამედროვე სამედიცინო პრაქტიკაში გამოიყენება ახალი თაობის მრავალი მოწყობილობა, რომელიც შესაძლებელს ხდის მბრუნავი ბარაბნის აჩქარებას გარკვეულ სიჩქარემდე და მის გაჩერებას გარკვეულ მომენტში. ეს საშუალებას გაძლევთ უფრო ზუსტად გამოყოთ სისხლი სისხლის წითელ უჯრედებად, თრომბოციტებად, პლაზმაში, შრატში დათრომბები. სხეულის სხვა სითხეების გამოკვლევაც ანალოგიურად ხდება, კერძოდ, ხდება შარდის შემადგენლობაში შემავალი ნივთიერებების გამოყოფა.
ცენტრიფუგები: ძირითადი ტიპები
ჩვენ გავარკვიეთ რა არის ცენტრიფუგაცია. ახლა მოდით გავარკვიოთ, რა მოწყობილობები გამოიყენება მეთოდის განსახორციელებლად. ცენტრიფუგები ან დახურულია ან ღია, მექანიკური ან მექანიკური წამყვანით. ხელით ღია მოწყობილობების ძირითადი სამუშაო ნაწილი არის მბრუნავი ღერძი, რომელიც მდებარეობს ვერტიკალურად. მის ზედა ნაწილში პერპენდიკულარულად არის დამაგრებული ზოლი, სადაც მოძრავი მეტალის ყდისებია განთავსებული. ისინი შეიცავენ სპეციალურ საცდელ მილებს, ვიწრო ბოლოში. ბამბის ბამბა მოთავსებულია ყდის ბოლოში, რაც შესაძლებელს ხდის თავიდან აიცილოთ მინის სინჯარის დაზიანება მეტალთან კონტაქტში. შემდეგი, მოწყობილობა მოძრაობს. გარკვეული პერიოდის შემდეგ, სითხე გამოყოფილია შეჩერებული მყარისაგან. ამის შემდეგ, ხელით ცენტრიფუგა ჩერდება. მკვრივი, მყარი ნალექი კონცენტრირებულია საცდელი მილების ბოლოში. მის ზემოთ არის ნივთიერების თხევადი ნაწილი.
მექანიკური დახურული ტიპის ცენტრიფუგას აქვს დიდი რაოდენობით სამაჯური ტესტი მილების დასაყენებლად. ასეთი მოწყობილობები უფრო მოსახერხებელია, ვიდრე მექანიკური. მათი როტორები ამოძრავებს მძლავრი ელექტროძრავებით და შეუძლია აჩქარდეს 3000 rpm-მდე. ეს შესაძლებელს ხდის თხევადი ნივთიერებების უკეთეს გამოყოფას მყარიდან.
მილის მომზადების თავისებურებები ცენტრიფუგაციის დროს
მილები, რომლებიც გამოიყენებაცენტრიფუგაცია, უნდა ივსებოდეს იდენტური მასის საცდელი მასალით. ამიტომ აქ გაზომვისთვის გამოიყენება სპეციალური მაღალი სიზუსტის სასწორები. როდესაც საჭიროა ცენტრიფუგაში მრავალი მილის დაბალანსება, გამოიყენება შემდეგი ტექნიკა. შუშის წყვილი ჭურჭლის აწონვის და იგივე მასის მიღწევის შემდეგ სტანდარტად რჩება ერთი. აპარატში მოთავსებამდე შემდგომი მილები ამ ნიმუშთან დაბალანსებულია. ეს ტექნიკა მნიშვნელოვნად აჩქარებს მუშაობას, თუ საჭიროა ცენტრიფუგაციისთვის მილების მთელი სერიის მომზადება.
აღსანიშნავია, რომ ძალიან ბევრი საცდელი ნივთიერება არასოდეს თავსდება სინჯარებში. შუშის კონტეინერები ივსება ისე, რომ მანძილი კიდემდე იყოს მინიმუმ 10 მმ. წინააღმდეგ შემთხვევაში, ნივთიერება გამოვა საცდელი მილიდან ცენტრიდანული ძალის გავლენით.
სუპერცენტრიფუგები
ძალიან თხელი სუსპენზიების შემადგენელი ნაწილების გამოსაყოფად, ჩვეულებრივი სახელმძღვანელო ან მექანიკური ცენტრიფუგები საკმარისი არ არის. ამ შემთხვევაში, საჭიროა უფრო შთამბეჭდავი ეფექტი ცენტრიდანული ძალების ნივთიერებებზე. ასეთი პროცესების განსახორციელებლად გამოიყენება სუპერცენტრიფუგები.
წარმოდგენილი გეგმის მოწყობილობები აღჭურვილია ბრმა ბარაბანით მცირე დიამეტრის მილის სახით - არაუმეტეს 240 მმ. ასეთი ბარაბნის სიგრძე მნიშვნელოვნად აღემატება მის კვეთას, რაც შესაძლებელს ხდის მნიშვნელოვნად გაზარდოს რევოლუციების რაოდენობა და შექმნას ძლიერი ცენტრიდანული ძალა.
სუპერცენტრიფუგაში საცდელი ნივთიერება შედის ბარაბანში, მოძრაობს მილის გასწვრივ და ურტყამს სპეციალურ რეფლექტორებს, რომლებიც გადაყრილია.მასალა მოწყობილობის კედლებზე. ასევე არის კამერები, რომლებიც განკუთვნილია მსუბუქი და მძიმე სითხეების ცალკე ამოსაღებად.
სუპერცენტრიფუგის უპირატესობებში შედის:
- აბსოლუტური შებოჭილობა;
- გამოყოფის ყველაზე მაღალი მაჩვენებელი;
- კომპაქტური ზომა;
- შესაძლებლობა ნივთიერებების გამოყოფის მოლეკულურ დონეზე.
დახურვისას
მაშ, ჩვენ გავარკვიეთ რა არის ცენტრიფუგაცია. ამჟამად, მეთოდი პოულობს თავის გამოყენებას, როდესაც აუცილებელია ხსნარების ნალექის იზოლირება, სითხეების გაწმენდა და ბიოლოგიურად აქტიური და ქიმიური ნივთიერებების კომპონენტების გამოყოფა. ულტრაცენტრიფუგები გამოიყენება ნივთიერებების გამოყოფისთვის მოლეკულურ დონეზე. ცენტრიფუგაციის მეთოდი აქტიურად გამოიყენება ქიმიურ, ნავთობის, ბირთვულ, კვების მრეწველობაში, ასევე მედიცინაში.
