Ultracentrifūga ir zinātnisks instruments vai instruments, kas spēj ļoti ātri griezt priekšmetus vai šķidrumus nelielā, saspiestā kamerā. Atkarībā no konkrētā mērķa šie rīki var būt ļoti mazi vai diezgan lieli — daudzi var viegli ievietoties uz galda virsmas, bet citi aizņem visu telpu. Tomēr viņu darbības veidi un pamatmērķi parasti ir aptuveni vienādi neatkarīgi no specifikas. Parasti ultracentrifugēšanu veic ar ātrumu, kas lielāks par 20,000 XNUMX apgr./min, un to izmanto, lai atdalītu sīkas daļiņas vienu no otras, lai noteiktu to izmērus un molekulmasu. To plaši izmanto arī augstu polimēru, īpaši olbaltumvielu, nukleīnskābju, vīrusu un citu bioloģisku makromolekulu pētīšanai. Šim rīkam ir sagatavojošās un analītiskās versijas, un abas tiek izmantotas polimēru zinātnē, bioķīmijā un molekulārajā bioloģijā. Lai gan mašīnas parasti tiek uzskatītas par drošām, to darbības ātrums var radīt zināmu risku, jo īpaši operatoriem, kuri nav uzmanīgi. Visiem pētniekiem, kuri izmantos šo un citu saistīto aprīkojumu, parasti ir nepieciešama rūpīga apmācība.
Pamatjēdziens un galvenie lietojumi
Parasti ir daži dažādi veidi, kā sadalīt kompozītmateriālus atsevišķos komponentos, taču centrifūgas vērpšana bieži vien ir vēlamā metode daudzās pētniecības zinātnēs. Savienojumu griešana ap fiksētu asi, vienlaikus pieliekot perpendikulāru spēku, izmanto fiziku, lai izolētu daļiņas un būtībā sagrieztu lietas to molekulārajos komponentos. Vienkārši šķidrumi un šķīdumi bieži atdalīsies standarta centrifūgā, kas ir galvenais daudzās fizikas un ķīmijas klasēs. Ultracentrifūga darbojas tāpat, bet parasti griežas daudz ātrāk un spēcīgāk, kas padara to piemērotu sarežģītākiem savienojumiem un vielām. Šīs “ultra” šķirnes ir visizplatītākās farmācijas pētniecībā un izstrādē, un tās izmanto arī daudzās inženierzinātnēs, bieži vien saistībā ar ķīmiskajām un vides jomām.
Sagatavošanas modeļi
Preparatīvā ultracentrifūga parasti ir visizplatītākais veids laboratorijās un pētniecības centros. To izmanto, lai izolētu noteiktas daļiņas atkārtotai izmantošanai, un tas tiek uzskatīts par augstas veiktspējas instrumentu, kas ir uzticams un efektīvs, kā arī darbojas ātri un klusi. Tam ir dažādi rotori, kas ir piemēroti dažādiem atdalīšanas uzdevumiem, ko izmanto šūnu bioloģijā, bioķīmijā un molekulārajā bioloģijā. Paraugu var griezt lielā ātrumā, līdz tā komponenti atdalās, un tad tos var izolēt, izmērīt un tālāk pētīt. Lielākā daļa sagatavošanās vienību ietver automātisku rotora darbības laika pārvaldību, krāsu LCD ekrānu un pozitīvas atsauksmes. Daudzi spēj arī digitāli pārsūtīt rezultātus uz datoriem un viedtālruņiem.
Analītiskā centrifūga
Analītiskā centrifugēšana ir vēl viens šāda veida instrumentu izmantošanas veids. Šī tehniskā metode mēra sedimentējošo daļiņu fizikālās īpašības un veidu, kā tās uzvedas šķīduma stāvoklī. Teodors Svedbergs izgudroja šī rīka analītisko versiju un ieguva Nobela prēmiju ķīmijā par veiktajiem pētījumiem. Tas ir visizplatītākais biomedicīnas pētījumos.
Analītiskajos scenārijos paraugus centrifugē šūnā, un optiskā sistēma reāllaikā projicē šūnas attēlu datorā vai filmā. Visizplatītākie uz analītiski balstīti eksperimenti ir sedimentācijas ātruma un līdzsvara eksperimenti, kas sniedz informāciju par makromolekulu formām, izmēriem un konformācijas izmaiņām.
Briesmas un riski
Ar ultracentrifūgas izmantošanu ir saistītas briesmas, jo tā darbojas ļoti lielā ātrumā un bieži izmanto risinājumus, kas ietver spēcīgas ķīmiskas vielas. Abi šie faktori rada mehānisku spriegumu, kas var izraisīt rotoru nolietošanos. Turklāt rotoriem jābūt pareizi noslogotiem un līdzsvarotiem, pretējā gadījumā tie var salūzt, izraisot ievērojamus bojājumus, ievainojumus un pat sprādzienu. Katram instrumentam ir jāveic regulāra apkope, un lietotājiem jābūt atbilstoši apmācītiem, kā to pareizi ielādēt un līdzsvarot. Ieteicama arī regulāra rotoru tīrīšana, lai nodrošinātu drošību un precizitāti.