सेंट्रीफ्यूज का बुनियादी परिचय

सेंट्रीफ्यूज का उपयोग दैनिक जीवन के साथ-साथ वैज्ञानिक और चिकित्सा अनुसंधान में भी व्यापक रूप से किया जाता है। इनका उपयोग कोशिकाओं, उपसेलुलर ऑर्गेनेल, वायरस, प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड को अलग करने के लिए किया जा सकता है।

1.अपकेंद्रित्र

सेंट्रीफ्यूजेशन वह शब्द है जिसका उपयोग रोटेशन और केन्द्रापसारक बल का उपयोग करके मिश्रण को अलग करने की विधि का वर्णन करने के लिए किया जाता है। सेंट्रीफ्यूजेशन प्रक्रिया के दौरान, कणों की कई विशेषताओं को अलग किया जा सकता है, जिसमें आकार, आकृति, घनत्व और चिपचिपाहट शामिल हैं। सेंट्रीफ्यूज एक प्रयोगशाला उपकरण है जिसका उपयोग घनत्व के आधार पर तरल पदार्थ, गैसों या तरल पदार्थों को अलग करने के लिए किया जाता है।

अपकेंद्रित्र का सिद्धांत गुरुत्वाकर्षण अवसादन का सिद्धांत है। अपकेंद्रित्र के रोटर को अपेक्षाकृत मजबूत केन्द्रापसारक बल उत्पन्न करने के लिए उच्च गति से घुमाया जाता है, जो तरल में बारीक कणों के अवसादन को तेज करता है, जिससे तरल और बारीक कणों को अलग किया जा सकता है।

वर्तमान में, सेंट्रीफ्यूज का उपयोग रसायन विज्ञान, जीव विज्ञान, जैव रसायन और नैदानिक प्रयोगशालाओं में किया जाता है, जैसे कि विभिन्न रक्त कोशिकाओं की अवसादन दर का परीक्षण करना। केन्द्रापसारक प्रौद्योगिकी का उपयोग जैविक उत्पादों और एपिस के उत्पादन के साथ-साथ दवाओं के बायोफार्मास्युटिकल विश्लेषण में भी किया जाता है, और यहां तक कि डेयरी क्रीम (वसा) पृथक्करण, जल उपचार और अन्य क्षेत्रों में भी इसका उपयोग किया जाता है।

2. अपकेंद्रित्र घटक

सेंट्रीफ्यूज के कुछ सामान्य हिस्से निम्नानुसार प्रस्तुत किए गए हैं：

01.मोटर

मोटर एक शक्तिशाली मुख्य घटक है जो एक अपकेंद्रित्र में घूर्णन उत्पन्न करता है।

02.रोटर असेंबली

ड्राइव शाफ्ट और रोटर रोटर असेंबली बनाते हैं। ड्राइव शाफ्ट रोटर घटकों के लिए सहायता प्रदान करता है। रोटर हेड एक मोटर से जुड़ा होता है, जो सेंट्रीफ्यूज किए जाने वाले नमूने वाली टेस्ट ट्यूब को रखने के लिए एक कंटेनर से लैस होता है। अलग-अलग व्यास के दो रोटरों की घूर्णी गति समान हो सकती है, और अलग-अलग त्रिज्या और कोणीय गति ऐसे रोटरों के अलग-अलग त्वरण का कारण बनेगी। रोटर्स के तीन मुख्य प्रकार हैं:

फिक्स्ड-एंगल रोटर्स: ये रोटार ट्यूब को ऊर्ध्वाधर से 14°~40° के कोण पर ठीक करते हैं, जिससे कणों को रेडियल रूप से बाहर की ओर बढ़ते हुए कम दूरी की यात्रा करने की अनुमति मिलती है, और विभेदक सेंट्रीफ्यूजेशन के लिए उपयोग किया जाता है। चूँकि अवसादन की दिशा केन्द्रापसारक बल की दिशा के समान होती है, अवसादन पाइप की दीवार पर एक कोण पर होता है। कण (तलछट के गुच्छे) दीवार से टकराते हैं और फिर आधार और दीवार के कोनों पर जम जाते हैं।

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स्विंग बैरल/क्षैतिज रोटर: ये रोटार गति करते समय सेंट्रीफ्यूज ट्यूब के साथ एक क्षैतिज स्थिति में स्विंग करते हैं, जिससे कणों को लंबी दूरी तक जाने की अनुमति मिलती है, जिससे घनत्व ग्रेडिएंट सेंट्रीफ्यूजेशन के लिए सतह पर तैरनेवाला और गोली को अलग करना आसान हो जाता है।

लंबवत रोटर: ट्यूब को लंबवत रूप से पकड़ना, यानी मोटर धुरी के समानांतर, कणों की दूरी कम होती है और पृथक्करण का समय कम होता है। इसका उपयोग आइसोपाइक्निक और घनत्व ग्रेडिएंट पृथक्करण के लिए किया जाता है।

03.कंटेनर

रोटर में विभिन्न प्रकार के कंटेनर लगाए जाते हैं, जैसे टेस्ट ट्यूब, ब्लड बैग, क्यूवेट, सेंट्रीफ्यूज ट्यूब आदि, ताकि रोटर के घूमने के साथ ही सैंपल भी घूमता रहे।

04.कंट्रोल पैनल

तापमान, घूर्णन गति (आरसीएफ या आरपीएम), आदि जैसे विभिन्न मापदंडों को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किया जाता है।

05.कुंडी

जब टेस्ट ट्यूब टूट जाती है या सेंट्रीफ्यूज चलने के दौरान अन्य समस्याएं आती हैं तो कुंडी ढक्कन बंद रखती है।

06.कवर

सेंट्रीफ्यूज तभी घूमेगा जब दुर्घटनाओं को रोकने के लिए ढक्कन बंद और लॉक किया जाएगा।

3. केन्द्रापसारक प्रौद्योगिकी के प्रकार

सेंट्रीफ्यूजेशन तकनीकें दो प्रकार की होती हैं, अर्थात् प्रारंभिक सेंट्रीफ्यूजेशन और विश्लेषणात्मक सेंट्रीफ्यूजेशन। प्रारंभिक सेंट्रीफ्यूजेशन में ऊतकों, कोशिकाओं, उपकोशिकीय संरचनाओं, झिल्ली पुटिकाओं और अन्य जैव रासायनिक रूप से प्रासंगिक कणों जैसे घटकों को अलग करना और शुद्ध करना शामिल है। इसके विपरीत, शुद्ध बायोमोलेक्युलस को चिह्नित करने के लिए विश्लेषणात्मक सेंट्रीफ्यूजेशन किया जाता है।

01.प्रारंभिक सेंट्रीफ्यूजेशन

सस्पेंशन स्थिति के अनुसार, प्रारंभिक सेंट्रीफ्यूजेशन को विभेदक सेंट्रीफ्यूजेशन और घनत्व ग्रेडिएंट सेंट्रीफ्यूजेशन में विभाजित किया गया है।

001. विभेदक सेंट्रीफ्यूजेशन

यह आकार, साइज़ और घनत्व के आधार पर कणों को अलग करता है। अलग-अलग घनत्व या आकार वाले कणों का निलंबन अलग-अलग दरों पर व्यवस्थित होगा, बड़े और सघन कण तेजी से व्यवस्थित होंगे। एक सेल सस्पेंशन पर बढ़ते केन्द्रापसारक बल चक्रों की एक श्रृंखला कम अवसादन दर के साथ कोशिकाओं से युक्त छर्रों की एक श्रृंखला का उत्पादन करेगी।

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002. घनत्व ग्रेडिएंट सेंट्रीफ्यूजेशन

कणों को उनके उत्प्लावन घनत्व या स्थिरीकरण दर के आधार पर अलग करें। डीएनए बैंडिंग और प्लास्मिड, न्यूक्लियोप्रोटीन और वायरस को अलग करने के लिए नमूना मिश्रण को एक पूर्वनिर्मित तरल घनत्व ग्रेडिएंट के ऊपर रखा जाता है; नैब्र और नाइ का उपयोग लिपोप्रोटीन के विखंडन के लिए किया जाता है; पेरकोल, फिकोल, मेट्रिज़ामाइड, डेक्सट्रान का उपयोग संपूर्ण कोशिका को अलग करने के लिए किया जाता है, सुक्रोज़ समाधान का उपयोग डायनेज़, रेनेज़ और प्रोटीज़ को अलग करने के लिए किया जाता है।

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घनत्व ग्रेडिएंट सेंट्रीफ्यूजेशन को रेट ज़ोनल सेंट्रीफ्यूजेशन और आइसोपाइक्निक सेंट्रीफ्यूजेशन में विभाजित किया गया है।

रेट ज़ोनल सेंट्रीफ्यूजेशन: नमूना घनत्व ढाल के शीर्ष पर एक छोटे क्षेत्र के रूप में कवर किया गया है। अपने द्रव्यमान के आधार पर, केन्द्रापसारक बल के कारण कण अलग-अलग गति से यात्रा करते हैं। आकार और द्रव्यमान कण निपटान वेग के मुख्य निर्धारक हैं। जैसे ही कणों का एक बैंड एक घने माध्यम में उतरता है, तुलनीय आकार के कणों के क्षेत्र बनते हैं क्योंकि तेजी से स्थिर होने वाले कण धीमे कणों से गुजरते हैं।

आइसोपाइक्निक सेंट्रीफ्यूजेशन: आइसोपाइक्निक पृथक्करण (जिसे उत्प्लावकता पृथक्करण या संतुलन पृथक्करण भी कहा जाता है) में, कणों को केवल उनके घनत्व के आधार पर अलग किया जाता है। ग्रेडिएंट माध्यम में उन कणों की तुलना में अधिक घनत्व होना चाहिए जिन्हें अलग करने की आवश्यकता है। कण केन्द्रापसारक बल और सजातीय मिश्रित नमूने के घनत्व ढाल के प्रभाव में तब तक पलायन करते हैं जब तक कि उनका घनत्व आसपास के माध्यम के बराबर नहीं हो जाता। सेंट्रीफ्यूजेशन के बाद, एक निश्चित घनत्व के कण तब तक स्थिर हो जाते हैं जब तक कि उनका घनत्व ग्रेडिएंट मीडियम (यानी, संतुलन स्थिति) के घनत्व के बराबर न हो जाए।

02.विश्लेषणात्मक सेंट्रीफ्यूजेशन

विश्लेषणात्मक सेंट्रीफ्यूजेशन का उद्देश्य घूमने वाले नमूनों (अवसादन वेग, चिपचिपाहट, एकाग्रता, आदि) को चिह्नित करने के लिए जानकारी एकत्र करना है, विलेय के सापेक्ष आणविक भार का निर्धारण करना, बायोमोलेक्यूल्स की शुद्धता, प्रोटीन संरचना में गठनात्मक परिवर्तनों का पता लगाना आदि है।

4.सेंट्रीफ्यूज के प्रकार

01. डेस्कटॉप या डेस्कटॉप सेंट्रीफ्यूज

अपने छोटे आकार के कारण, वे सीमित स्थान वाली छोटी प्रयोगशालाओं के लिए बहुत सुविधाजनक हैं

ये कॉम्पैक्ट हैं और अक्सर अनुसंधान और नैदानिक प्रयोगशालाओं में उपयोग किए जाते हैं

ढक्कन के साथ बेंचटॉप सेंट्रीफ्यूज, सेंट्रीफ्यूज को चलाने के लिए प्रयुक्त उपकरण और टेस्ट ट्यूब रैक के साथ एक रोटर

02. गैस सेंट्रीफ्यूज

इनका उपयोग द्रव्यमान के आधार पर अणुओं और आइसोटोप के आधार पर गैसों को अलग करने के लिए किया जाता है

विशेष रूप से, इनका उपयोग यूरेनियम-235 और यूरेनियम-238 के निष्कर्षण और पृथक्करण में किया जाता है

03. हेमाटोक्रिट सेंट्रीफ्यूज

हेमाटोक्रिट सेंट्रीफ्यूज 7000 से 15000 आरपीएम की गति से संचालित होते हैं

हेमाटोक्रिट सेंट्रीफ्यूज का मुख्य उद्देश्य रक्त में लाल रक्त कोशिकाओं के आयतन-आधारित प्रतिशत की गणना करना है। इसका उपयोग नवजात रक्त में बिलीरुबिन एकाग्रता के फोटोमेट्रिक विश्लेषण के लिए प्लाज्मा का उत्पादन करने के लिए किया जाता है

04. माइक्रो सेंट्रीफ्यूज

उनके अत्यधिक कॉम्पैक्ट फॉर्म फैक्टर के कारण, उनका पदचिह्न बहुत छोटा होता है और आपके कार्य केंद्र पर न्यूनतम जगह लेते हैं

ये छोटी ट्यूबों (2.0 एमएल तक) के साथ अच्छी तरह से काम करते हैं और अक्सर जैविक अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं

इनका उपयोग पानी के नमूनों की छोटी मात्रा को माइक्रोफ़िल्टर करने और अवक्षेपित न्यूक्लिक एसिड, प्रोटीन और अन्य सामग्रियों को घोल में बनाए रखने के लिए किया जाता है।

05. प्रशीतित अपकेंद्रित्र

ये सेंट्रीफ्यूज एक स्थिर तापमान बनाए रखते हुए अधिकतम गति से काम करते हैं

इसका उपयोग डीएनए, आरएनए, पीसीआर और एंटीबॉडी का विश्लेषण करने के लिए किया जाता है क्योंकि इसकी तापमान सीमा -20 से -40 डिग्री सेल्सियस के बीच होती है।

इनका उपयोग अक्सर यीस्ट कोशिकाओं, क्लोरोप्लास्ट आदि सहित अवक्षेपित सामग्रियों को जल्दी से इकट्ठा करने के लिए किया जाता है।

06. हाई स्पीड सेंट्रीफ्यूज

एक हाई-स्पीड सेंट्रीफ्यूज थोड़ा तेज़ सेंट्रीफ्यूज है, जो 15,000 से 30,000 आरपीएम तक होता है।

हाई-स्पीड सेंट्रीफ्यूज में एक उपकरण होता है जो तापमान और परिचालन गति को नियंत्रित करता है और इसका उपयोग सूक्ष्म जैव अणुओं के महत्वपूर्ण विश्लेषण के लिए किया जाता है।

ये सेंट्रीफ्यूज तीन प्रकार के रोटर्स का उपयोग करते हैं: फिक्स्ड-एंगल रोटर्स, बकेट रोटर्स और वर्टिकल रोटर्स

07. लो स्पीड सेंट्रीफ्यूज

इनका उपयोग आमतौर पर प्रयोगशालाओं में नियमित कण छंटाई के लिए 4000-5000 आरपीएम की अधिकतम गति पर संचालन के लिए किया जाता है।

तापमान समायोजन दुर्लभ है और आमतौर पर कमरे के तापमान पर संचालित होता है

ये सेंट्रीफ्यूज बकेट और फिक्स्ड एंगल रोटर प्रकार में उपलब्ध हैं

08. सतत प्रवाह अपकेंद्रित्र

यह अवसादन दर को प्रभावित किए बिना बड़ी मात्रा में नमूनों को सेंट्रीफ्यूज कर सकता है

उनके पास बड़ी क्षमता भी है और मानक सेंट्रीफ्यूज की तरह नमूनों को बार-बार लोड और अनलोड करने की आवश्यकता को समाप्त करके समय की बचत होती है

09. अल्ट्रासेंट्रीफ्यूज

अल्ट्रासेंट्रीफ्यूज एक अत्यधिक विकसित और परिष्कृत सेंट्रीफ्यूज है जो छोटे अणुओं को अलग कर सकता है जिन्हें पारंपरिक सेंट्रीफ्यूज द्वारा जल्दी से अलग नहीं किया जा सकता है।

अल्ट्रासेंट्रीफ्यूज रोटर स्पीड रेंज 60,000 से 150,000 आरपीएम तक

वे नमूनों को समूहीकृत या सतत प्रवाह प्रणालियों के रूप में और बड़े पैमाने पर चलाते हैं

010. प्रारंभिक अल्ट्रासेंट्रीफ्यूज

प्रारंभिक अल्ट्रासेंट्रीफ्यूज सेंट्रीफ्यूज हैं जिनका उपयोग प्रयोगों में कणों को अलग करने के लिए किया जाता है

सेंट्रीफ्यूजेशन द्वारा

ऑपरेशन के लिए एक अल्ट्रासेंट्रीफ्यूज तैयार करते समय, टेस्ट ट्यूब की सामग्री को सेंट्रीफ्यूजेशन प्रक्रिया के बाद जांचा जाता है, जैसा कि विश्लेषण के लिए उपयोग किए जाने वाले सेंट्रीफ्यूज के विपरीत होता है, जहां सेंट्रीफ्यूजेशन प्रक्रिया के दौरान सामग्री की जांच की जाती है।

011. विश्लेषणात्मक अल्ट्रासेंट्रीफ्यूज

विश्लेषणात्मक सेंट्रीफ्यूज अल्ट्रासेंट्रीफ्यूज हैं जिनका उपयोग एक नमूने के भीतर विभिन्न कणों की जांच करने के लिए किया जाता है

इसका उपयोग समाधान में मैक्रोमोलेक्यूल्स की गुणात्मक जांच के लिए किया जाता है

वे सेंसिंग उपकरणों से लैस हैं जो अवसादन गुणांक की गणना करने के लिए वास्तविक समय में सामग्री के घूर्णन और आंदोलन को ट्रैक करते हैं

5. सेंट्रीफ्यूज के फायदे और सीमाएं

01.फायदा

-बंद ऑपरेशन, साफ-सुथरी उपस्थिति

- त्वरित स्टार्टअप और शटडाउन

-आसानी से स्वचालित किया जा सकता है और यदि आवश्यक हो तो लगातार चलाया जा सकता है

-क्षमता अनुपात के लिए कम पूंजी लागत

-ऑपरेटिंग पैरामीटर्स को तुरंत समायोजित करें

-उच्च लचीलापन और उत्कृष्ट प्रदर्शन

-सरल संचालन और आसान स्थापना

02.सीमाएँ

-हल्के कणों (लगभग नगण्य द्रव्यमान वाले) को अलग करना बहुत मुश्किल है

-हालांकि सेंट्रीफ्यूज कई प्रकार के होते हैं, वे बहुत जटिल विद्युत उपकरण होते हैं जिनमें खराबी आने पर पेशेवर मरम्मत की आवश्यकता होती है, उपकरण बनाना - बनाए रखना बेहद कठिन और महंगा होता है।

-उच्च ऊर्जा खपत क्योंकि इसमें तापमान-नियंत्रण और रोटर स्पिनिंग जैसे कई बिजली-भूखे कार्य हैं

- प्रति मिनट उच्च गति के कारण, सेंट्रीफ्यूज शोर गड़बड़ी पैदा कर सकते हैं। चूँकि -यह घूमता है, यह अनिवार्य रूप से कंपन उत्पन्न करता है, जो ध्वनि प्रदूषण का कारण बन सकता है

-कुछ क्षेत्रों में इसके उपयोग में बाधा।

-ज्यादातर मामलों में, जब प्राथमिक उपकरण विफल हो जाता है, तो एक बैकअप मशीन की आवश्यकता होती है

6.सेंट्रीफ्यूज संचालन प्रक्रियाएं और सावधानियां

01.संचालन प्रक्रियाएँ

001. यह सुनिश्चित करने के लिए सेंट्रीफ्यूज की जांच करें कि यह ठीक से काम कर रहा है, बरकरार है और इसे बिना किसी प्रतिबंध के ले जाया जा सकता है।

002. उपयुक्त सेंट्रीफ्यूज ट्यूब या कंटेनरों का चयन करने के बाद, यह सुनिश्चित करने के लिए उनका निरीक्षण करें कि कोई खामियां या दरारें तो नहीं हैं। किसी भी क्षतिग्रस्त या दोषपूर्ण ट्यूब या कंटेनर को त्याग दिया जाना चाहिए।

003. ट्यूब को अपने पसंदीदा तरल से भरें, ज़्यादा या कम न भरें।

004. जांचें कि सेंट्रीफ्यूज ट्यूब संतुलित हैं; यह पुष्टि करने के लिए कि उनका वजन बराबर है, प्रत्येक ट्यूब को एक पैमाने पर व्यक्तिगत रूप से तौलें। संतुलन के लिए केवल वॉल्यूम पर निर्भर रहने से बचें! यह विभिन्न नमूना प्रकार या विभिन्न नमूना सांद्रता वाले समाधानों के लिए विशेष रूप से सच है।

005. सेंट्रीफ्यूज ट्यूब के ढक्कन को कस लें।

006. सेंट्रीफ्यूज ट्यूब डालने से पहले, सुनिश्चित करें कि इसका बाहरी भाग सूखा और साफ है।

007. सेंट्रीफ्यूज में टेस्ट ट्यूब को संतुलित रखें।

008. ढक्कन बंद करें और सुनिश्चित करें कि यह कसकर फिट बैठता है।

009. चलने का समय और गति कॉन्फ़िगर करें।

0010. जब सेंट्रीफ्यूज चलता हुआ दिखाई दे और अधिकतम गति से चल रहा हो तो यूनिट को न छोड़ें। किसी भी असामान्य कंपन या शोर की जाँच करें।

0011. एक बार जब आप अजीब आवाजें सुनें या तेज कंपन महसूस करें, तो तुरंत सेंट्रीफ्यूज को बंद कर दें और नमूना हटा दें। इसका एक विशिष्ट कारण अनुचित रूप से संतुलित सेंट्रीफ्यूज है। यदि सेंट्रीफ्यूज ठीक से संतुलित होने के बाद भी समस्या दूर नहीं होती है, तो मरम्मत होने तक सेंट्रीफ्यूज का उपयोग न करें।

0012. अपकेंद्रित्र अपना चक्र पूरा करने के बाद, ढक्कन खोलने से पहले तब तक प्रतीक्षा करें जब तक कि यह घूमना बंद न कर दे। जब तक सेंट्रीफ्यूज घूमना बंद न कर दे, तब तक सेंट्रीफ्यूज के ढक्कन को कभी भी न छुएं और न ही खोलें। उपकरण को समय से पहले बंद करने से यांत्रिक विफलता और चोट लग सकती है।

0013. सेंट्रीफ्यूजेशन के दौरान उत्सर्जित एरोसोल को व्यवस्थित होने देने के लिए, ढक्कन खोलने से पहले रोटेशन रुकने के बाद कम से कम 10 मिनट तक इंतजार करना सबसे अच्छा है।

0014. एक बार जब सेंट्रीफ्यूज घूमना बंद कर दे, तो सेंट्रीफ्यूज से नमूना हटा दें।

02.सावधानियां

-ऑपरेशन से पहले, हमेशा जांच लें कि सेंट्रीफ्यूज उपयुक्त सतह पर है

-जब रोटर चल रहा हो तो ढक्कन बंद रखें

-जब सेंट्रीफ्यूज हिलता या कंपन करता है, तो पावर प्लग को अनप्लग करें

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