Ultracentrifuga yra mokslinis įrankis ar instrumentas, galintis labai greitai sukti daiktus ar skysčius mažoje suspaustoje kameroje. Atsižvelgiant į konkrečią paskirtį, šie įrankiai gali būti labai maži arba gana dideli – daugelis gali lengvai tilpti ant stalviršio, o kiti užima visą kambarį. Tačiau jų darbo būdai ir pagrindiniai tikslai paprastai yra vienodi, nepaisant specifikos. Paprastai ultracentrifugavimas atliekamas didesniu nei 20,000 XNUMX aps./min greičiu ir naudojamas mažoms dalelėms atskirti viena nuo kitos, siekiant nustatyti jų dydį ir molekulinę masę. Jis taip pat plačiai naudojamas tiriant didelius polimerus, ypač baltymus, nukleino rūgštis, virusus ir kitas biologines makromolekules. Yra paruošiamoji ir analitinė šio įrankio versijos, kurios abi naudojamos polimerų moksle, biochemijoje ir molekulinėje biologijoje. Nors mašinos paprastai laikomos saugiomis, jų veikimo greitis gali kelti tam tikrą pavojų, ypač tiems, kurie nėra atsargūs. Iš visų mokslininkų, kurie ketina naudoti šią ir kitą susijusią įrangą, paprastai reikalaujama kruopštaus mokymo.
Pagrindinė koncepcija ir pagrindiniai naudojimo būdai
Paprastai yra keletas skirtingų būdų, kaip suskaidyti kompozicines medžiagas į atskirus komponentus, tačiau centrifuginis verpimas dažnai yra tinkamiausias metodas daugelyje mokslinių tyrimų. Sukant junginius aplink fiksuotą ašį taikant statmeną jėgą, kietosios dalelės išskiriamos ir iš esmės susuka daiktus į jų molekulinius komponentus. Paprasti skysčiai ir tirpalai dažnai atsiskiria standartinėje centrifugoje, kuri yra pagrindinė daugelio fizikos ir chemijos klasių dalis. Ultracentrifuga veikia taip pat, tačiau paprastai sukasi daug greičiau ir stipriau, todėl ji tinka sudėtingesniems junginiams ir medžiagoms. Šios „ultra“ veislės dažniausiai naudojamos farmacijos tyrimams ir plėtrai, taip pat naudojamos daugelyje inžinerijos, dažnai kai tai susiję su chemikalais ir aplinkosauga.
Parengiamieji modeliai
Laboratorijose ir tyrimų centruose dažniausiai naudojama preparatinė ultracentrifuga. Jis naudojamas tam tikroms dalelėms izoliuoti pakartotiniam naudojimui ir yra laikomas didelio našumo prietaisu, kuris yra patikimas ir efektyvus, veikia greitai ir tyliai. Jame yra įvairių rotorių, kurie tinka įvairioms atskyrimo užduotims, naudojamoms ląstelių biologijoje, biochemijoje ir molekulinėje biologijoje. Mėginys gali būti sukamas dideliu greičiu, kol jo komponentai atsiskiria, tada juos galima išskirti, išmatuoti ir toliau tirti. Daugumoje paruošiamųjų įrenginių yra automatinis rotoriaus veikimo trukmės valdymas, spalvotas LCD ekranas ir teigiamo grįžtamojo ryšio galimybės. Daugelis taip pat gali skaitmeniniu būdu perkelti rezultatus į kompiuterius ir išmaniuosius telefonus.
Analitinė centrifuga
Analitinis centrifugavimas yra dar vienas galimas tokių įrankių panaudojimas. Ši technika matuoja fizines sedimentuojančių dalelių savybes ir jų elgesį tirpalo būsenoje. Teodoras Svedbergas išrado analitinę šio įrankio versiją ir už atliktus tyrimus pelnė Nobelio chemijos premiją. Tai dažniausiai pasitaiko biomedicinos tyrimuose.
Analitiniuose scenarijuose mėginiai centrifuguojami ląstelėje, o optinė sistema realiu laiku projektuoja ląstelės vaizdą kompiuteryje arba filme. Labiausiai paplitę analitiniais tyrimais pagrįsti eksperimentai yra nusėdimo greičio ir pusiausvyros eksperimentai, kurie suteikia informacijos apie makromolekulių formas, dydžius ir konformacinius pokyčius.
Pavojai ir pavojai
Naudojant ultracentrifugą kyla pavojus, nes ji veikia labai dideliu greičiu ir dažnai naudoja sprendimus, kuriuose naudojamos stiprios cheminės medžiagos. Abu šie veiksniai sukuria mechaninį įtempį, dėl kurio rotoriai gali susidėvėti. Be to, rotoriai turi būti tinkamai apkrauti ir subalansuoti, kitaip jie gali atsilaisvinti ir sukelti didelę žalą, susižalojimą ir net sprogimą. Kiekvienas instrumentas turi būti reguliariai prižiūrimas, o naudotojai turi būti tinkamai apmokyti tinkamai jį įkelti ir subalansuoti. Saugumo ir tikslumo sumetimais taip pat rekomenduojama reguliariai valyti rotorius.