مبدأ عمل جهاز الطرد المركزي (Centrifuge)؟ وكيف يمكنك تشغيله؟

• ذات صلة
• مكونات التكييف المركزى

ما مبدأ عمل جهاز الطرد المركزي؟

جهاز الطرد المركزي centrifugation هو تقنية تستخدم لفصل الجسيمات عن المحلول وفقًا لحجمها وشكلها وكثافتها ولزوجة الوسط الذي توضع فيه وسرعة دوران الجهاز، فتُعلّق الجسيمات في وسط سائل وتوضع في أنبوب طرد مركزي ثم يوُضع الأنبوب في جهاز الطرد المركزي ليدور بسرعة محددة، ويعتمد جهاز الطرد المركزي على دوران الجزء المتحرك منه حول محور مركزي فيؤثر هذا الدوران على الجسيمات الموجودة في المحلول المعلّق، وبالتالي تُفصَل عنه، ويعمل الجهاز بآليتين رئيسيتين، وهما؛ الفصل التحضيري بهدف عزل جزيئات معينة، والآخر تحليلي مهمته قياس الخصائص الفيزيائية للجسيمات المترسبة، وتعتمد كفاءة جهاز الطرد المركزي على عدة عوامل، منها: كثافة العينات والمحلول، ودرجة الحرارة، واللزوجة، ومسافة إزاحة الجسيمات، وسرعة الدوران وغيرها.

وعندما يدور الجزء الدوار من جهاز الطرد المركزي، تُطبّق القوة على كل جسيم في العينة؛ ومن ثم يترسب الجسيم بمعدل يتناسب مع قوة الطرد المركزي الواقعة عليه، وتؤثر عوامل أخرى على معدل الترسيب وهي لزوجة المحلول وخصائص الجسيمات الفيزيائية، وتتناسب معدلات ترسيب الجسيم مع حجمه أي وزنه الجزيئي، بالإضافة إلى تناسبها مع الاختلاف بين كثافة الجسيمات وكثافة المحلول. ومع هذا يمكن فصل الجسيمات من المحاليل بعملية الترسيب الطبيعي بالاعتماد على الجاذبية الأرضية، ولكنها تستغرق وقتًا طويلاً، الأمر الذي أدى إلى شيوع استخدام تقنية الطرد المركزي لأنها أسرع. ^[١]

تعرف على طريقة استخدام جهاز الطرد المركزي

طريقة استخدام جهاز الطرد المركزي

على الرغم من المبادئ العلمية المعقدة التي يستند عليها جهاز الطرد المركزي في تشغيله، إلّا أن استخدام الجهاز نفسه بسيط، فيمكنك تشغيله باتباع الخطوات التالية:^[٢]

• أدخل أنبوب الاختبار الذي يحمل العينة المراد فحصها داخل الجهاز باستخدام البوابة أو الموضع المخصص لها.
• إذا أردت فحص عينات كثيرة، تأكد من معايير الجهاز أولًا، وذلك بإدخال أنابيب اختبار مملوءة بالماء للتأكد من التوازن.
• تأكد من إحكام إغلاق الغطاء واضبط الجهاز على الإعدادات المناسبة للفحص المطلوب.
• اضغط على زر تشغيل جهاز الطرد المركزي وانتظر الدورة حتّى تكتمل.
• بعد توقّف الجهاز عن الدوران، أخرج الموازين وأنابيب العينات من داخله.
• بعد إخراج العينات تحقق منها، وتأكد من أن مكونات العينة فُصلَت وأصبحت قابلة للفحص وجاهزة للتحليل.

طريقة موازنة جهاز الطرد المركزي

لاستخدام أجهزة الطرد المركزي بالشكل الصحيح من الأجدر أن تتعرف على كيفية ضبط الجهاز وموازنته على الإعدادات الصحيحة لتحقيق أفضل النتائج والحصول على عينات صحيحة وقابلة للفحص والتحليل، وعند استخدام جهاز طرد مركزي، من الضروري التأكد من موازنة العينات داخل الجهاز، ويمكنك ضبط وموازنة جهاز الطرد المركزي باتباع ما يلي:^[٢]

• قبل البدء باستخدام الجهاز، تأكد من ملء جميع أنابيب الاختبار بالتساوي بسوائل متشابهة من ناحية الكثافة.
• تحقق من الكتل الخاصة بالأنابيب المستخدمة، فيجب أن تكون متقاربة وفي حدود 0.1 جرام من بعضها البعض.
• ترتيب الأنابيب داخل الجهاز يؤثر على النتائج بعض الشيء، ولتحصل على دقة عالية، ضع الأنابيب داخل الجهاز مقابل بعضها البعض؛ للحفاظ على مقدار الجاذبية في مركز الجهاز وبالتالي الحفاظ على توازنه.
• إذا أردت أن تستخدم الجهاز لفصل مكونات عددًا فرديًا من الأنابيب، فقد لا تتمكن من تحقيق التوازن، وفي هذه الحالة يوصى بملء أنبوب اختبار إضافي بالماء ووضعه بالجهة المقابلة من الأنبوب الأخير لتحقيق التوازن على أساس الكثافة والكتلة.

إليك أشهر أعطال جهاز الطرد المركزي وطرق إصلاحها

قد تتعطل أجهزة الطرد المركزي بمرور الوقت وتكرار الاستخدام، وفيما يلي أشهر أعطالها، وأسباب هذه الأعطال وكيفية إصلاحها:^[٣]

• مشكلة الغطاء: في حال كان غطاء الجهاز لا يفتح، فقد يكون ذلك بسبب انقطاع التيار الكهربائي، أو تلف الأسلاك، أو تعطّل لوحة التحكم. ولحل هذه المشكلة تأكد من أن الأسلاك سليمة وموصولة بالكهرباء، أمّا إذا كان الخلل من الغطاء نفسه؛ فأدر الغطاء واضغط عليه ثم اضغط على زر فتح OPEN لإلغاء تنشيط قفل الغطاء.
• مشكلة الاهتزاز الشديد: توجد عدّة أسباب لهذا العطل، كتحميل الدوار بشكل غير صحيح، ويُصلح الخلل بملء الأنابيب بنسب متساوية من السوائل ووضعها بجهاز الطرد بالطريقة الصحيحة، أو قد يحصل بسبب وجود قطع أو شوائب داخل الدوّار، وهنا يجب تنظيف الجهاز جيدًا، والسبب الأخير قد يكون فشل المحرك أو الدوّار، وفي هذه الحالة يوصى باستبداله.
• الدوار لا يعمل: تتلخص أسباب هذه المشكلة بقطع الكهرباء وتعطّل الأسلاك، ويمكن حلّها بوصل الجهاز بالتيار الكهربائي بطريقة صحيحة، أمّا إذا كان سببها مشكلة في الجهاز نفسه كتلف المحرك، فيجب استبداله.
• صدور صوت التصفير وتوقف الجهاز: سبب هذه المشكلة وضع الأنابيب بشكل غير مستو في جهاز الطرد المركزي، وهنا يجب موازنة الأحمال.
• صدور صوت النقر: سبب هذا العطل ارتخاء الجزء الدوار من الجهاز، ويمكنك إصلاحه بشد صامولة الدوار.
• صوت الصفير: إذا سمعتَ صوت صفير من الجهاز أثناء عمله فقد يكون بسبب تراكم الأوساخ في منافذ سحب الهواء أو قد تكون الحاشية تالفة، وهنا يجب أن تنظّف منافذ سحب الهواء أو تستبدل الحاشية إن كانت السبب.

قد يُهِمُّكَ: أهم استخدامات جهاز الطرد المركزي

تُستخدَم أجهزة الطرد المركزي في عدة مختبرات حسب الحاجة منها، فوظيفة الجهاز أصلًا فصل السوائل أو الغازات أو المحاليل على أساس كثافة مكوناتها؛ لذلك فمن الوارد استخدامها في المختبرات البحثية والسريرية، وغالبًا ما يُستعان بأجهزة الطرد المركزي لتنقية الخلايا والعضيات والفيروسات والبروتين والحمض النووي، وفيما يلي تفصيل لاستخدامات جهاز الطرد المركزي:

• تتطلب الفحوصات الطبية المختلفة المتعلقة بتحاليل الدم فصل مكوناتها لإجراء الاختبارات عليها، وتحديد المشاكل إن وجدت، وطبيًا تُجرى الفحوصات غالبًا على المكونات الأساسية للدم؛ وتشمل المصل والبلازما.^[٤]
• يمكن استخدام أجهزة الطرد المركزي في العديد من التطبيقات الأخرى مثل فصل المخاليط ذات الكثافة المتقاربة.^[٥]
• يستخدم لفحص السوائل المنفصلة غير القابلة للاختلاط.
• فحص الشوائب والمواد الصلبة الملتصقة بالرواسب.
• فصل الجسيمات غير القابلة للذوبان؛ مثل البروتينات في المحاليل البروتينية.
• فصل النظائر.
• خلق بيئات محاكاة الجاذبية الخاصة برواد الفضاء.
• تُستخدم التقنية في الجزء الدوّار من الغسالة.
• فصل المياه العادمة.
• تركيب المواد في البيئات عالية الجاذبية.

المراجع

1. ↑ "Centrifugation Theory", fishersci, Retrieved 27/5/2021. Edited.
2. ^ ^{أ ب} "How a Centrifuge Works", druckerdiagnostics, Retrieved 27/5/2021. Edited.
3. ↑ druckerdiagnostics, Centrifuge Operation and Troubleshooting, Page 3. Edited.
4. ↑ LAB MANAGER (18/7/2019), "The Basics of Centrifuge Operation and Maintenance", labmanager, Retrieved 27/5/2021. Edited.
5. ↑ "Centrifuge Types, Uses and Other Factors to Consider Before Buying", discoveryscientificsolutions, Retrieved 27/5/2021. Edited.