ՑԵՆՏՐԻՖՈՒԳՈՒՄ

տարանջատում հեղուկ ցրման համակարգերի կենտրոնախույս ուժերի դաշտում՝ 100 նմ-ից մեծ մասնիկներով։ Օգտագործվում է երկու բաղադրիչ (էմուլսիաներ) և երեք բաղադրիչ (պինդ փուլ պարունակող էմուլսիաներ) համակարգերից բաղադրիչ փուլերը (հեղուկ - ցենտրիֆուգ կամ ֆիլտրատ, պինդ - նստվածք) մեկուսացնելու համար:

Մեթոդներ և սարքավորումներ.Գոյություն ունի Գ–ի երկու եղանակ՝ կենտրոնախույս և ֆիլտրում։ Գ–ն իրականացվում է կենտրոնախույս մեքենաներում՝ ցենտրիֆուգներում և հեղուկ կենտրոնախույս բաժանարարներում։ Հիմնական Այս մեքենաների աշխատանքային մարմինը առանցքի սիմետրիկ թաղանթ է կամ ռոտոր (թմբուկ), որը պտտվում է c-1 բարձր հաճախականությամբ, որի պատճառով կենտրոնախույս ուժերի դաշտ է ստեղծվում մինչև 2 x 10 4: էարդյունաբերական և մինչև 35 x 10 4 գ լաբորատոր մեքենաներում ( է-ազատ արագացում. ընկնել գրավիտացիայի մեջ դաշտ): Կախված մեթոդից՝ C.-ն իրականացվում է պինդ (նստեցնող; Նկ. 1, ա) կամ ծակոտկեն (ծածկված զտիչ նյութով; Նկ. 1, բ) ռոտորներով։

Բրինձ. մեկ.Մեքենաների ռոտորներ կենտրոնախույս նստեցման (ա) և զտման համար ( բ): C - կասեցում, F - ցենտրիֆուգ (ֆիլտրատ), O - նստվածք; տեքստի բացատրությունը, r W-ը հեղուկի ազատ մակերեսի շառավիղն է:

Գ–ին բնորոշ են մի շարք տեխնոլոգիաներ։ պարամետրեր, որոնք որոշում են գործընթացի որակը և դրա կինետիկան: Դրանք ներառում են՝ պառակտման գործոն (r RT - ռոտորի առավելագույն ներքին շառավիղ), որն արտացոլում է կենտրոնախույս դաշտի ինտենսիվությունը; կենտրոնախույս արագություն - կենտրոնախույս մեքենայի արտադրողականությունը սկզբնական հեղուկ համակարգի կամ դրա բաղկացուցիչ բաղադրիչների առումով. entrainment - պինդ փուլի պարունակությունը ցենտրատում (ֆիլտրատ); Գ.-ից հետո նստվածքի հագեցվածությունը հեղուկ ֆազով (ներառյալ նստվածքը); տարանջատման նուրբություն - min. կենտրոնախույս նստվածքում բռնված մասնիկների չափը:
C-ի կինետիկան կախված է շատերից։ գործոնները դասակարգվում են երկու խմբի. Առաջին խմբի գործոնները որոշվում են ֆիզիկական. դուք առանձնացնում եք համակարգը (ֆազային խտությունների տարբերությունը, պինդ փուլի հատիկաչափական կազմը, հեղուկ փուլը, ֆիլտրման ժամանակ նստվածքի հատուկ դիմադրությունը): Երկրորդ խմբի գործոնները, որոնք որոշվում են կենտրոնախույս մեքենայի ռոտորի դիզայնով և պտտման արագությամբ (ներառոտորային հոսքի կառուցվածքը, դրա հիդրոդինամիկան և արագության դաշտը), որոշիչ ազդեցություն ունեն կենտրոնախույս նստվածքի և մասամբ կենտրոնախույս ֆիլտրման վրա. իր հերթին հիդրոդինամիկական. ռեժիմը կախված է մեքենայի կատարումից: Մատթ. հոսքի նկարագրությունը տրված է Նավիեր-Սթոքսի և շարունակականության հավասարումներով (տես. հիդրոմեխանիկական գործընթացներ), to-rye պատրաստվում են հաշվի առնելով ռոտորի երկրաչափությունը և սահմանային պայմանները. լուծումը հաճախ գտնում են մեթոդներով տեսության նմանություններ.
Կենտրոնախույս նստեցումը ներառում է խտացում, ինչպես նաև նստեցում Գ. Պարզաբանում - պինդ փուլի հեռացում 5% ծավալային մասնիկների ոչ ավելի պարունակությամբ կախոցներից; օգտագործվում է, օրինակ, նավթի յուղերը մաքրելու համար։ Թանձրացումը գործընթաց է, որի ժամանակ ցրված փուլի մասնիկները խմբավորվում են ցրված միջավայրի համեմատաբար փոքր ծավալով. թույլ է տալիս կատարել կասեցումներ (օրինակ՝ կաոլինի ջրային կասեցում): Տեղումներ Գ. - 5-10% ծավալով ավելի քան պինդ ֆազային պարունակությամբ կախույթների բաժանում. կիրառել գերակշռող. պինդ բաղադրիչների (օրինակ՝ CaSO 4) ջրազրկման համար։
Կենտրոնախույս նստեցման ժամանակ պինդ մասնիկների շարժումը տեղի է ունենում կենտրոնախույս ուժի ազդեցության ներքո ( դ-մասնիկների տրամագիծը, - պինդ և հեղուկ փուլերի խտությունների տարբերությունը. r-հեռավորությունը մասնիկից մինչև ռոտորի պտտման առանցքը) և հեղուկ միջավայրի դիմադրության ուժը Ս.Այս ուժերի հարաբերակցությունը որոշում է նստեցման արագությունը w.Լամինար ռեժիմում, որը բնորոշ է պարզաբանմանը, S ուժն արտահայտվում է Սթոքսի օրենքով և որտեղ դինամիկ: հեղուկ փուլի մածուցիկությունը. Խոշոր մասնիկների նստեցման ժամանակ տուրբուլենտ ռեժիմի համար՝ բարձր խտացված։ կասեցումներ, S ուժը հայտնաբերվում է հավասարումից. Հոսքի հիդրոդինամիկան որոշում է մասնիկների ռոտորում մնալու ժամանակը, aw-ը նստեցման ժամանակն է; Այս արժեքների համեմատությունը թույլ է տալիս գտնել տարանջատման նուրբությունը:
Կենտրոնախույս զտումը տեղի է ունենում ֆիլտրի միջնորմի վրա նստվածքի ձևավորմամբ կամ առանց դրա, ինչպես նաև դրա գոտիներում երկու գործընթացների միաժամանակյա հոսքով. առավելագույնը արդյունավետ տեղումներ ստանալու համար մին. խոնավություն. Գործընթացը սովորաբար բաժանվում է երեք շրջանի՝ նստվածքի առաջացում, դրանից ավելորդ հեղուկի հեռացում և ինտերմոլում պահվող հեղուկի հեռացում։ ուժեր (մորթ. նախագիծ)։ Առաջին շրջանը ներառում է կենտրոնախույս նստեցում և ֆիլտրում առաջացած նստվածքի շերտի միջով: Գործընթացի կինետիկան հաշվարկելու համար օգտագործվում է Դարսի-Վայսբախի օրենքը. շարժիչ ուժը (ճնշման անկումը) որոշվում է կախոցի վրա գործող կենտրոնախույս դաշտով. որտեղ է կախոցի խտությունը. r w - շառավղով ազատ: հեղուկի մակերեսը (նկ. 1, բ).Դրա վրա ազդում է նստվածքային շերտից վերև հեղուկի սահումը։ Ժամանակահատվածը կարող է տարբեր լինել: ռեժիմներ; առավելագույնը ռեժիմները բնորոշ են մշտական ​​և կասեցման կատարմանը: Երկրորդ և երրորդ շրջանները կախված են նստվածքի խտացման հետ կապված մեծ թվով գործոններից, դրա ծակոտկեն ալիքների ձևից և այլն; կառուցելով իրենց գորգը: մոդելները չափազանց դժվար է:
Կենտրոնախույս մեքենաների բարդության պատճառով կենտրոնախույս մեքենաների աշխատանքը առավել հաճախ գնահատվում է մոդելավորմամբ՝ ըստ այսպես կոչված. կատարողականի ինդեքս, որը նշանակում է F-ով առաջին մոտարկումով ռոտորի կողային մակերեսի տարածքը։ Ֆիզ. Իմաստն այն է, որ նստվածքային տանկերում նստվածքի անալոգիայով ցենտրիֆուգների արտադրողականությունը նույնպես համաչափ է աշխատանքային մակերեսի մակերեսին, սակայն կենտրոնախույս դաշտի պատճառով այն մեծանում է Fr գործակցով։ Կախված յուրաքանչյուր տեսակի մեքենաների համար ռոտորի նախագծման առանձնահատկություններից, այն որոշվում է իր սեփական հավասարմամբ և օգտագործվում է ցենտրիֆուգի մեկ չափսից մյուսը կատարողականը վերահաշվարկելիս: Մոդելավորումն իրականացվում է գեոմ. ռոտորների նմանությունը և գործընթացի որոշիչ չափանիշների նույնականությունը:

Բրինձ. 2. Շարունակական ցենտրիֆուգ. ա -նստեցնող պտուտակ; բ -ֆիլտրի պտուտակ; մեջ - իցպուլսացիոն նստվածքի արտահոսք; g - իներցիոն; դ -թրթռում; էլ -առաջանցիկ; 1 - ռոտոր; 2 - բեռնաթափման մեխանիզմ.

Տարանջատման (զտման) այլ եղանակների համեմատ Ք.–ն հնարավորություն է տալիս ավելի ցածր խոնավության պարունակությամբ տեղումներ ստանալ։ Կենտրոնախույս նստվածքով, ի տարբերություն զտման, հնարավոր է առանձնացնել կախոցները (օրինակ՝ ներկերի և լաքերի արտադրության մեջ) նուրբ ցրված պինդ ֆազով, min. կտրվածքի մասնիկների չափը կազմում է 5-10 մկմ: Գ–ի կարևոր առավելությունը համեմատաբար փոքր ծավալների սարքավորումներում դրա ներդրման հնարավորությունն է. թերություն - բարձր էներգիայի սպառում:
Ավարտական ​​երեկո. ցենտրիֆուգները առանձնանում են՝ ըստ տարանջատման սկզբունքի՝ նստեցնող, զտող և համակցված; դիզայնով - պրիմ. ըստ ռոտորի և նստվածքի արտանետման համակարգի գտնվելու վայրի (պտղիչ, մղիչ կամ մխոց, իներցիայի ուժեր օգտագործելով); գործընթացի կազմակերպման վերաբերյալ՝ պարբերական կամ շարունակական գործողություն.
C. մեքենաներում պարբերական. Գործողություններն իրականացվում են ցիկլային եղանակով ռոտորներում՝ երբեմն կարգավորվող դանակով կամ ձեռքով տիղմի արտանետմամբ:
Նկ. 2-ը ցույց է տալիս շարունակական մեքենաներում կախոցների բաժանման սխեմատիկ դիագրամները: Նստեցնող պտուտակային ցենտրիֆուգները (նկ. 2, ա) նախատեսված են չլուծվող պինդ ֆազով կախոցները բաժանելու համար (օրինակ՝ պոլիստիրոլ, կեղտաջրերի տիղմ), բյուրեղային ջրազրկելը: և հատիկավոր արտադրանք, դասակարգում (օր. TiO 2), խտացում (օրինակ՝ ակտիվացված նստվածք): Գործընթացը տեղի է ունենում ամուր ռոտորում; նստվածքը շարունակաբար արտանետվում է այս Fr600-3500 ցենտրիֆուգի հաճախականությամբ պտտվող պտուտակով:
Զտիչ պտուտակային ցենտրիֆուգները (նկ. 2, բ) տարածված են բարձր կենտրոնացվածության տարանջատման մեջ: կոպիտ պինդ նյութերով կասեցումներ (մասնիկների չափը ավելի քան 0,2 մմ, օրինակ՝ Գլաուբերի աղ): Շ–ն արտադրվում է թիթեղային մաղով շրջանակային ռոտորում, որի միջով ֆիլտրատը լիցքաթափվում է։ Տիղմը ռոտորից հանվում է պտտվող արագությունների տարբերության ազդեցության տակ: Բարձր Fr արժեքները (1200-1800) հնարավորություն են տալիս նվազագույն քանակով արտադրանք ստանալ: խոնավություն.
Հիմնականում օգտագործվում են զտիչ ցենտրիֆուգներ՝ պուլսային նստվածքի արտանետմամբ (նկ. 2, գ): նույն նպատակների համար, ինչ ֆիլտրի պտուտակը: Մեկ կամ բազմաստիճան ռոտորի քերած մաղի վրա նստվածքի հաստ շերտի առկայության պատճառով հնարավոր է իրականացնել արտադրանքի խորը լվացում (օրինակ՝ KC1, զտված շաքար): Նստվածքը բեռնաթափվում է մղիչի միջոցով, որը փոխադարձ է կատարում։ շարժում գծային արագությամբ v; 300-700 ֆր.
Իներցիոն ցենտրիֆուգներում (նկ. 2, դ) նստվածքը հեռացվում է ռոտորից՝ կենտրոնախույս դաշտի բաղադրիչի պատճառով; թրթռացող ցենտրիֆուգներում (նկ. 2, ե) - v արագությամբ առանցքի երկայնքով ռոտորի թրթիռի պատճառով; պրոցեսիոն ցենտրիֆուգներում (նկ. 2, զ) - գիրոսկոպիայի շնորհիվ ռոտորի շարժումները պտտվող արագություններով և բոլոր տեսակի մեքենաներ օգտագործվում են կենտրոնախույս զտման համար բարձր կենտրոնացված: կախոցներ կոպիտ բյուրեղներով: պինդ փուլ (օրինակ՝ ածուխ, հատիկավոր շաքար):
Տարբերակ C. կախոցների և էմուլսիաների բաժանումը կենտրոնախույս բաժանարարներում: Նրանց ռոտորները հագեցած են կոնի փաթեթով: ափսեներ, որոնք տեղադրված են միմյանց նկատմամբ փոքր բացվածքով (0,4-1,5 մմ): Տարանջատման բարձր աստիճանը ձեռք է բերվում լամինար ռեժիմում միջսալային բացվածքի բարակ շերտում դրա հոսքի շնորհիվ: Նյութի մանր ցրված կախոցներ (յուղային հավելումներ, հորմոնալ պատրաստուկներ և այլն), որոնք պարունակում են 0,5-4,0% ծավալային մորթի։ կեղտերը մաքրվում են բաժանարար-մաքրիչներում (նկ. 3, ա): Պինդ փուլը, հավաքվելով ռոտորի տիղմի տարածության մեջ, պարբերաբար հանվում է դրանից, երբ բացվում է հատակը (մխոցը): Կենտրոնախույս խտացումը (օրինակ՝ կերային և հացթուխի խմորիչ) իրականացվում է բաժանարար խտացուցիչներում (նկ. 3, բ).Խտացրած ֆրակցիան շարունակաբար լիցքաթափվում է ռոտորի ծայրամասի երկայնքով վարդակների միջով, իսկ պարզեցվածը` վերևի միջով: գոտի. Տարանջատիչները օգտագործվում են էմուլսիաների (օրինակ՝ նավթի տիղմ) առանձնացնելու համար (նկ. 4), որոնց ռոտորներում նախատեսված է ծանր և թեթև հեղուկների միջերեսում տեղակայված անցքերով թիթեղների փաթեթ. բաղադրիչները (ֆուգատներ F 1 և F 2) ցուցադրվում են առանձին: Եթե ​​էմուլսիայում կա պինդ փուլ, ապա օգտագործվում են ունիվերսալ ռոտորներ՝ նստվածքի բեռնաթափմամբ՝ համաձայն Նկ. 3, կամ ձեռքով:
Ցենտրիֆուգների անալոգիայի համաձայն, բաժանարարների բաժանարար ունակությունը գնահատվում է կատարողականի ինդեքսով

Որտեղ z - փաթեթի թիթեղների քանակը, - վերևում գտնվող ափսեի կոնի անկյան կեսը. R max, R min - արտաքին և ներքին: ճաշատեսակի շառավիղներ. Գործընթացների մոդելավորումը բաժանարարներում իրականացվում է, ինչպես ցենտրիֆուգներում, ըստ կատարողականի ինդեքսի

Բրինձ. 3.Կախոցները բաժանող անջատիչներ՝ նկ. բաժանարար-մաքրիչ (ա) և բաժանարար-խտացուցիչ ( բ); 1 - ռոտոր; 2 - ափսեների փաթեթ; 3 - շարժական հատակ:

Բրինձ. չորս.Էմուլսիաների տարանջատման համար բաժանիչ `1 - ռոտոր; 2 - ափսեների փաթեթ; F 1 եւ F 2 - ցենտրատներ; E - էմուլսիա.

Լաբորատորիայում կենտրոնախույս գործընթացները ուսումնասիրելու համար օգտագործվում են մոդելներ. 150-250 մմ ռոտորի տրամագծով ցենտրիֆուգներ և բաժանարարներ, ինչպես նաև այսպես կոչված. բաժակ ցենտրիֆուգներ (ռոտորը բաղկացած է մի շարք փորձանոթներից՝ բաժակներից): Այս փոքր չափի նմուշները հնարավորություն են տալիս փորձնականորեն որոշել ոչ միայն ավարտական ​​երեկոյի արտադրողականությունը: մեքենաներ, այլեւ ռոտորներից նստվածքի բեռնաթափման հնարավորությունը, արտադրանքի վերջնական խոնավության պարունակությունը, աղբատարը։ Հետազոտություններ են իրականացվում փոքր ծավալների արտադրանքով հատուկ. կանգնած է. Բաժակով ցենտրիֆուգները օգտագործվում են մասնիկների նստեցման ժամանակը քայքայման ժամանակ գնահատելու համար: պ.
Ժամանակակից Կենտրոնախույս տեխնոլոգիան ձգտում է բարձրացնել ռոտորների պտտման արագությունը, բարձրացնել արտադրողականությունը, նվազեցնել հարվածները: մետաղի և էներգիայի ինտենսիվությունը. Մեքենաների արտադրողականությունը մեծանում է ռոտորների հիդրոդինամիկայի բարելավման, դրանց երկարության (նստեցնող ցենտրիֆուգներում) և փաթեթի բարձրության (տարանջատիչներում) մեծացման շնորհիվ։ Մեծ հզորության մեքենաներում ռոտորների տրամագիծը մեծանում է. ստեղծվում են համակցված. ռոտորները, նախագծում to-rykh են համակցված decomp. C. մեթոդները Ներդրվում են միկրոպրոցեսորային կառավարման համակարգեր և կարգավորվող կրիչներ՝ ապահովելու համար C.-ն օպտիմալ: ռեժիմներ.
Տեխնոլում տարածված է Գ. քիմիական–անտառային համալիրի, սննդի, տեքստիլ և այլ արտադրությունների գործընթացները։ Էկոլոգիական խնդիրների լուծման գործում կարեւոր դեր է խաղում Գ. խնդիրներ (քաղաքային և արդյունաբերական կեղտաջրերի մաքրում), ռեսուրսների խնայողության տեխնոլոգիաներում։

Լիտ.: Sokolov V.I., Centrifugation, M., 1976; Shkoropad D. E., Novikov O. P., Centrifuges and separators for քիմիական արդյունաբերության, M., 1987:

I. A. Fainerman.

Ուլտրակենտրոնիֆուգացիա -կենտրոնախույս ուժերի դաշտում 100 նմ-ից փոքր մասնիկների (կենդանիների և բույսերի օրգանելների մակրոմոլեկուլներ, վիրուսներ և այլն) տարանջատման և ուսումնասիրության մեթոդ. Թույլ է տալիս մասնիկների խառնուրդները բաժանել ֆրակցիաների կամ առանձին բաղադրիչների, գտնել կառամատույցը: պոլիմերների զանգվածը և MWD, դրանց սելվատների խտությունը: Այն հնարավորություն է տալիս գնահատել մակրոմոլեկուլների ձևն ու չափը լուծույթում (տես. դիսպերսիայի վերլուծություն),ստատիկ ազդեցությունը ճնշումը մասնիկների կայունության վրա, փոխազդեցության պարամետրերը: ասոցիացիայի տեսակ - մակրոմոլեկուլներ միմյանց հետ կամ ցածր մոլի մոլեկուլների հետ: բաղադրիչները և իոնները, լուծիչի բնույթի ազդեցությունը մակրոմոլեկուլների կոնֆորմացիաների վրա և այլն։
Այն իրականացվում է սնամեջ ռոտորներով սնուցվող ուլտրակենտրոնների միջոցով, որոնց խոռոչները տեղի են ունենում փակ և հոսում: Տարբերակել բարձր արագությունը և հավասարակշռությունը: Առաջին դեպքում մասնիկները շարժվում են ռոտորի շառավղով, ընդ. իրենց գործակցով նստվածք, մասնիկի զանգվածին համամասնական առաջին մոտարկումով, մասնիկի և հեղուկի խտության տարբերությունը, երբ մասնիկները ռոտորի պտտման առանցքից շարժվում են դեպի ծայրամաս (նստվածք), ժամը - դեպի առանցքը. ռոտացիա (բոց): Հավասարակշռության ուլտրակենտրոնացման դեպքում մասնիկների փոխանցումը շառավղով շարունակվում է մինչև քիմիական նյութի գումարը: պոտենցիալ և մոլային պոտենցիալ էներգիան համակարգի յուրաքանչյուր կետում չի դառնա հաստատուն արժեք, որից հետո մասնիկների բաշխումը կդադարի փոխվել:
Թ.նազ. անալիտ ուլտրակենտրոնացումը կիրառվում է լուծույթների, շեղումների վերլուծության ժամանակ և կատարվում է անալիտի միջոցով: գերցենտրիֆուգներ, որոնք հագեցած են օպտիկական թափանցիկ փակ տանկերով ռոտորներով և օպտիկական: ռոտորի շառավիղով կոնցենտրացիան կամ դրա գրադիենտը ժամանակին որոշելու համակարգեր. հետազոտված ծավալները՝ 0,01-ից մինչև 2 մլ՝ մի քանի մասնիկների զանգվածով: մկգ-ից մինչև մգ: Նախապատրաստական ​​ուլտրակենտրոնացումն օգտագործվում է բարդ խառնուրդներից բաղադրիչները մեկուսացնելու համար. հեղուկի ծավալը և փորձանմուշի զանգվածը մ բ. մի քանիսի վրա պատվիրում է ավելի շատ, քան անալիտով: ultracentrifugation. Ուլտրակենտրոնախույս արագացումները հասնում են 5 x 10 5 գ-ի: Առաջին վերլուծաբան. ուլտրակենտրոնացումը ստեղծվել է Տ. Սվեդբերգի կողմից (1923; 5 x 10 3 գ):

Լիտ.: Bowen T., Introduction to ultracentrifugation, trans. անգլերենից, Մ., 1973։

Ա.Դ.Մորոզկին.

Քիմիական հանրագիտարան. - Մ.: Խորհրդային հանրագիտարան. Էդ. Ի.Լ.Կնունյանց. 1988 .

Հոմանիշներ:

Տեսեք, թե ինչ է «CENTRIFUGING»-ը այլ բառարաններում.

Անհամասեռ համակարգերի (օրինակ՝ հեղուկ պինդ մարմինների) բաժանումը ֆրակցիաների՝ ըստ խտության՝ կենտրոնախույս ուժերի միջոցով: Ցենտրիֆուգումն իրականացվում է ցենտրիֆուգ կոչվող սարքերում։ Ցենտրիֆուգումն օգտագործվում է նստվածքը ... ... Վիքիպեդիայից առանձնացնելու համար

Անհամասեռ համակարգերի բաժանումը (օրինակ՝ հեղուկը պինդ մարմին է) կենտրոնախույս ուժերի միջոցով. օգտագործվում է կախոցների բաժանման, աղտոտված հեղուկների մաքրման, տիղմի դասակարգման համար՝ ըստ պինդ մասնիկների չափի և այլն; բաժանման հնարավորությունները ... ... Միջուկային էներգիայի պայմաններ

ցենտրիֆուգացիա- Նդպ. միացման հանգույց Ռոտորներում հեղուկ անհամասեռ համակարգերի բաժանում կենտրոնախույս ուժերի ազդեցությամբ: [ԳՕՍՏ 16887 71] [ԳՕՍՏ Ռ 51109 97] Անթույլատրելի է, խորհուրդ չի տրվում միացման միացումներ Արդյունաբերական մաքրության ֆիլտրում, ցենտրիֆուգում, ... Տեխնիկական թարգմանչի ձեռնարկ

ցենտրիֆուգացիա- - կենտրոնախույս ուժերի կիրառմամբ արտադրանքի կաղապարման մեթոդ, խառնուրդից քամելով խառնվող ջրի և ներթափանցած օդի մի մասը: Բետոնի և երկաթբետոնի տերմինաբանական բառարան. FSUE «Հետազոտական ​​կենտրոն» շինարարական «NIIZHB and M. A. A. Gvozdev, ... ... Շինանյութերի տերմինների, սահմանումների և բացատրությունների հանրագիտարան

Անհամասեռ խառնուրդների (կասեցումների, էմուլսիաների, նստվածքների) բաժանումը բաղադրամասերի՝ կենտրոնախույս ուժի ազդեցության տակ։ Այն իրականացվում է ցենտրիֆուգներում։ Այն օգտագործվում է գիտահետազոտական, քիմիական, սննդի, հանքարդյունաբերության և այլ ոլորտներում... Մեծ Հանրագիտարանային բառարան

Կենտրոնախույս ուժերի դաշտում անհամասեռ, ցրված հեղուկ համակարգերի տարանջատման մեթոդ (ցենտրիֆուգային դաշտ): Այն ունի ավելի բարձր տարանջատման ունակություն, քան սեղմելը, նստեցնելը և զտելը: Ցենտրիֆուգներում իրականացված Գ.-ի գործողության սկզբունքը ... ... Մանրէաբանական բառարան

Առկա, հոմանիշների թիվը՝ 1 ուլտրակենտրոնացում (1) ASIS Հոմանիշների բառարան։ Վ.Ն. Տրիշին. 2013... Հոմանիշների բառարան

ցենտրիֆուգացիա- * ցենտրիֆուգացիա * ցենտրիֆուգացիա ցենտրիֆուգի կողմից ստեղծված ուժերի օգտագործումը (տես) հեղուկ միջավայրում մոլեկուլները առանձնացնելու համար: Գոյություն ունեն C.-ի մի քանի տեսակներ՝ խտության գրադիենտում, դիֆերենցիալ, սախարոզային գրադիենտում ... Գենետիկա. Հանրագիտարանային բառարան - անհամասեռ համակարգերի (օրինակ՝ հեղուկ պինդ) տարանջատում կենտրոնախույս ուժերի միջոցով: Օգտագործվում է կախոցների տարանջատման, աղտոտիչների մաքրման համար։ հեղուկներ, հիդրավլիկ տիղմի դասակարգումն ըստ պինդ մասնիկների չափերի և այլն: Այն իրականացվում է ... ... Մեծ հանրագիտարանային պոլիտեխնիկական բառարան

Գրքեր

• Կենսաքիմիայի և մոլեկուլային կենսաբանության սկզբունքներն ու մեթոդները, Դերեկ Գորդոն, Մեծ Բրիտանիայի հեղինակների կողմից գրված կրթական հրատարակություն, որը դնում է կենսաքիմիայի և մոլեկուլային կենսաբանության տեսական հասկացությունների հիմքերը, որոնք կիրառվում են հետազոտության ժամանակակից մեթոդների մեջ, այդ թվում ... Կատեգորիա՝ Բժշկություն Մեթոդներ կենսաբանության մեջ (Գիտելիքների լաբորատորիա) Հրատարակիչ՝ Knowledge Lab, էլեկտրոնային գիրք(fb2, fb3, epub, mobi, pdf, html, pdb, lit, doc, rtf, txt)

Դասընթացի աշխատանք

ցենտրիֆուգացիա

1. Մեթոդի սկզբունքը

Նյութերի տարանջատումը կենտրոնախույս դաշտում հիմնված է մասնիկների տարբեր վարքագծի վրա: Փորձանոթում տեղադրված մասնիկների կախոցը բեռնվում է ցենտրիֆուգի շարժիչ լիսեռի վրա տեղադրված ռոտորի մեջ:

Կենտրոնախույս դաշտում տարբեր խտություններ, ձևեր կամ չափեր ունեցող մասնիկներ են նստում տարբեր արագությամբ: Նստվածքի արագությունը կախված է կենտրոնախույս արագացումից, որն ուղիղ համեմատական ​​է ռոտորի անկյունային արագությանը և մասնիկի և պտտման առանցքի միջև եղած հեռավորությանը.

իսկ կենտրոնախույս արագացումը այդ ժամանակ կլինի

Քանի որ ռոտորի մեկ պտույտը 2n ռադիան է, ռոտորի անկյունային արագությունը րոպեում պտույտներով կարելի է գրել հետևյալ կերպ.

Կենտրոնախույս արագացումը սովորաբար արտահայտվում է g միավորներով և կոչվում է հարաբերական կենտրոնախույս արագացում, այսինքն.

Մասնիկների բաժանման պայմանները թվարկելիս նշեք ռոտորի պտտման արագությունը և շառավիղը, ինչպես նաև ցենտրիֆուգման ժամանակը: Կենտրոնախույս արագացումը սովորաբար արտահայտվում է g միավորներով՝ հաշվարկված ցենտրիֆուգային խողովակի մեջ հեղուկ սյունակի պտտման միջին շառավղից։ Հավասարման հիման վրա Դոլը և Կոտզիասը կազմել են նոմոգրամ, որն արտահայտում է GCC-ի կախվածությունը ռոտորի արագությունից և r շառավղից։

Գնդաձև մասնիկների նստվածքի արագությունը կախված է ոչ միայն կենտրոնախույս արագացումից, այլև բուն մասնիկների խտությունից և շառավղից և կախովի միջավայրի մածուցիկությունից: Հեղուկ միջավայրում գնդաձև մասնիկի նստվածքի համար պահանջվող ժամանակը հեղուկ մենիսկից մինչև ցենտրիֆուգային խողովակի հատակը հակադարձ համեմատական ​​է նստվածքի արագությանը և որոշվում է հետևյալ հավասարմամբ.

որտեղ t-ը նստվածքի ժամանակն է վայրկյաններով, rj-ը միջավայրի մածուցիկությունն է, rh-ը մասնիկի շառավիղն է, rf-ն մասնիկի խտությունն է, p-ը միջավայրի խտությունն է, hm-ը՝ պտտման առանցքից հեռավորությունը: դեպի հեղուկի meniscus, որտեղ է հեռավորությունը պտտման առանցքից մինչև փորձանոթի հատակը:

Ինչպես հետևում է հավասարումից, ռոտորի տրված արագության դեպքում միատարր գնդաձև մասնիկների նստվածքի համար պահանջվող ժամանակը հակադարձ համեմատական ​​է դրանց շառավիղների քառակուսուն և մասնիկների և միջին խտությունների տարբերությանը և ուղիղ համեմատական ​​է միջավայրի մածուցիկությանը։ . Հետևաբար, տարասեռ, մոտավորապես գնդաձև մասնիկների խառնուրդը, որոնք տարբերվում են խտությամբ և չափսերով, կարող են առանձնացվել կա՛մ որոշակի արագությամբ խողովակի հատակին դրանց նստեցման տարբեր ժամանակների, կա՛մ խողովակի երկայնքով նստվածքային մասնիկների բաշխման պատճառով: , որը հաստատվում է որոշակի ժամանակահատվածից հետո։ Նյութերն առանձնացնելիս անհրաժեշտ է հաշվի առնել այնպիսի կարևոր գործոններ, ինչպիսիք են միջավայրի խտությունը և մածուցիկությունը։ Նկարագրված մեթոդները կարող են առանձնացնել բջջային օրգանելները հյուսվածքների միատարրերից: Բջջի հիմնական բաղադրիչները կուտակվում են հետևյալ հաջորդականությամբ՝ սկզբում ամբողջական բջիջները և դրանց բեկորները, ապա միջուկները, քլորոպլաստները, միտոքոնդրիումները, լիզոսոմները, միկրոսոմները և վերջում՝ ռիբոսոմները։ Ոչ գնդաձև մասնիկների նստեցումը չի ենթարկվում հավասարմանը, հետևաբար նույն զանգվածի, բայց տարբեր ձևի մասնիկները նստում են տարբեր արագություններով: Այս հատկանիշն օգտագործվում է մակրոմոլեկուլների կոնֆորմացիայի ուլտրակենտրոնացման կիրառմամբ ուսումնասիրության մեջ:

Նախապատրաստական ​​ցենտրիֆուգացումը բաղկացած է կենսաբանական նյութի մեկուսացումից հետագա կենսաքիմիական ուսումնասիրությունների համար: Այս դեպքում կարելի է վերցնել նախնական կենսաբանական նյութի մեծ քանակություն, օրինակ՝ մանրէաբանական բջիջների պատվաստումներ խմբաքանակից կամ շարունակական մշակույթներից, ինչպես նաև բուսական և կենդանական բջիջների պատվաստում հյուսվածքների և արյան պլազմայի մշակույթներից: Նախապատրաստական ​​ցենտրիֆուգացիայի օգնությամբ մեկուսացվում են մեծ թվով բջիջների մասնիկներ՝ ուսումնասիրելու դրանց մորֆոլոգիան, կառուցվածքը և կենսաբանական ակտիվությունը։ Մեթոդը նաև օգտագործվում է նախկինում մաքրված պատրաստուկներից այնպիսի կենսաբանական մակրոմոլեկուլներ, ինչպիսիք են ԴՆԹ-ն և սպիտակուցները մեկուսացնելու համար:

Անալիտիկ ցենտրիֆուգացումը հիմնականում օգտագործվում է մակրոմոլեկուլների կամ մասնիկների մաքուր կամ էապես մաքուր պատրաստուկների ուսումնասիրման համար, ինչպիսիք են ռիբոսոմները։ Այս դեպքում օգտագործվում է փոքր քանակությամբ նյութ, իսկ ուսումնասիրված մասնիկների նստվածքը շարունակաբար գրանցվում է հատուկ օպտիկական համակարգերի միջոցով։ Մեթոդը թույլ է տալիս տվյալներ ստանալ նյութի մաքրության, մոլեկուլային քաշի և կառուցվածքի վերաբերյալ։ Բակալավրիատի սեմինարներում նախապատրաստական ​​ցենտրիֆուգումն օգտագործվում է շատ ավելի հաճախ, քան վերլուծական ցենտրիֆուգացումը, ուստի մենք կկենտրոնանանք դրա վրա ավելի մանրամասն, չնայած երկու մեթոդներն էլ հիմնված են ընդհանուր սկզբունքների վրա:

2. Նախապատրաստական ​​ցենտրիֆուգացիա

2.1 Դիֆերենցիալ ցենտրիֆուգացիա

Այս մեթոդը հիմնված է մասնիկների նստվածքի արագության տարբերությունների վրա, որոնք միմյանցից տարբերվում են չափերով և խտությամբ: Առանձնացվելիք նյութը, օրինակ՝ հյուսվածքների միատարրը, ցենտրիֆուգվում է կենտրոնախույս արագացման աստիճանական աճով, որն ընտրվում է այնպես, որ յուրաքանչյուր փուլում որոշակի մասնաբաժին նստած լինի խողովակի հատակին: Յուրաքանչյուր քայլի վերջում նստվածքն առանձնացվում է վերին հեղուկից և մի քանի անգամ լվանում, որպեսզի ի վերջո ստացվի մաքուր նստվածքային ֆրակցիա: Ցավոք, բացարձակապես մաքուր նստվածք ստանալը գործնականում անհնար է. Հասկանալու համար, թե ինչու է դա տեղի ունենում, եկեք դիմենք այն գործընթացին, որը տեղի է ունենում ցենտրիֆուգային խողովակում յուրաքանչյուր ցենտրիֆուգման քայլի սկզբում:

Նախ, համասեռ նյութի բոլոր մասնիկները հավասարաչափ բաշխված են ցենտրիֆուգային խողովակի ծավալի վրա, ուստի անհնար է ստանալ ամենածանր մասնիկների նստվածքների մաքուր պատրաստուկները մեկ ցենտրիֆուգման ցիկլում. բացի այդ, նաև բոլոր սկզբնական բաղադրիչների որոշակի քանակություն: Ծանր մասնիկների բավականաչափ մաքուր պատրաստում կարելի է ձեռք բերել միայն նախնական նստվածքի նորից կասեցման և ցենտրիֆուգման միջոցով: Գերազանց նյութի հետագա ցենտրիֆուգացումը կենտրոնախույս արագացման հետագա աճով հանգեցնում է միջին չափի և խտության մասնիկների նստվածքի, այնուհետև ամենափոքր մասնիկների՝ ամենացածր խտությամբ: Նկ. 2.3-ը առնետի լյարդի հոմոգենատի մասնատման դիագրամ է:

Դիֆերենցիալ ցենտրիֆուգացումը, թվում է, ամենատարածված մեթոդն է բջիջների օրգանելները հյուսվածքների միատարրերից մեկուսացնելու համար: Այս մեթոդը ամենահաջողն օգտագործվում է այնպիսի բջիջների օրգանելների առանձնացման համար, որոնք միմյանցից զգալիորեն տարբերվում են չափերով և խտությամբ: Բայց նույնիսկ այս դեպքում ստացված կոտորակները երբեք բացարձակ միատարր չեն, և դրանց հետագա տարանջատման համար օգտագործվում են ստորև նկարագրված այլ մեթոդներ։ Այս մեթոդները, հիմնված օրգանելների խտության տարբերությունների վրա, ապահովում են ավելի արդյունավետ տարանջատում՝ ցենտրիֆուգելով շարունակական կամ աստիճանական խտության գրադիենտ ունեցող լուծույթներում։ Այս մեթոդների թերությունն այն է, որ լուծույթի խտության գրադիենտը ստանալու համար ժամանակ է պահանջվում:

2.2 Արագության գոտիական ցենտրիֆուգացիա

Զոնալ-արագության մեթոդը կամ, ինչպես նաև կոչվում է s-zonal ցենտրիֆուգացիա, բաղկացած է փորձանմուշի շերտավորումը շարունակական խտության գրադիենտ ունեցող լուծույթի մակերեսին: Նմուշն այնուհետև ցենտրիֆուգվում է, մինչև մասնիկները բաշխվեն գրադիենտի երկայնքով՝ առանձին գոտիներով կամ շերտերով: Ստեղծելով խտության գրադիենտ՝ հնարավոր է խուսափել կոնվեկցիայի արդյունքում առաջացող գոտիների խառնումից։ Արագ գոտիական ցենտրիֆուգացման մեթոդը օգտագործվում է ՌՆԹ-ԴՆԹ հիբրիդների, ռիբոսոմի ենթամիավորների և բջջային այլ բաղադրիչների առանձնացման համար:

2.3 Իզոպիկնիկական ցենտրիֆուգացիա

Իզոպիկնիկական ցենտրիֆուգումն իրականացվում է ինչպես խտության գրադիենտով, այնպես էլ սովորական եղանակով։ Եթե ​​ցենտրիֆուգումն իրականացվում է խտության գրադիենտով, ապա պատրաստուկը նախ ցենտրիֆուգվում է, որպեսզի ուսումնասիրվող մասնիկների մոլեկուլային քաշով մասնիկները նստեն: Այս ծանր մասնիկները դեն են նետվում, և նմուշը կասեցվում է միջավայրում, որի խտությունը նույնն է, ինչ մեկուսացվելիք ֆրակցիայի խտությունը, և այնուհետև ցենտրիֆուգվում են մինչև հետազոտվող մասնիկները նստեն խողովակի հատակին, իսկ ավելի ցածր խտության մասնիկները լողան դեպի հեղուկի մակերեսը...

Մեկ այլ միջոց է նմուշը լուծույթի մակերեսի վրա շերտավորել շարունակական խտության գրադիենտով, որը ծածկում է խառնուրդի բոլոր բաղադրիչների խտությունների շրջանակը: Ցենտրիֆուգումն իրականացվում է այնքան ժամանակ, մինչև մասնիկների լողացող խտությունը հավասարվի համապատասխան գոտիների խտությանը, այսինքն՝ մինչև մասնիկները բաժանվեն գոտիների: Մեթոդը կոչվում է զոնալ իզոպիկնիկ կամ ռեզոնանսային ցենտրիֆուգացիա, քանի որ այստեղ հիմնական կետը լողացող խտությունն է, և ոչ թե մասնիկների չափը կամ ձևը: Այն խտության քանակի վրա, որով մասնիկները ձևավորում են իզոպիկնային ժապավեններ, ազդում է կասեցման միջավայրի բնույթից. մասնիկները կարող են թափանցելի լինել որոշ միացությունների համար լուծույթում և անթափանց լինել մյուսների համար, կամ կարող են կցել լուծույթի մոլեկուլներ: Զոնալ ռոտորն օգտագործելիս միտոքոնդրիումները, լիզոսոմները, պերօքսիսոմները և միկրոզոմները կենտրոնացված են շերտերում 42%, 47%, 47% և 27% սախարոզա, որոնք համապատասխանում են համապատասխանաբար 1,18, 1,21, 1,21 և 1,10 գ-սմ-3 խտությանը: Ենթաբջջային օրգանելների խտությունը կախված է նաև որոշակի միացությունների ընտրովի կլանումից։ Triton WR-1339 լվացող միջոցի առնետների ներմուծումը, որը հեմոլիզ չի առաջացնում, հանգեցնում է լյարդի լիզոսոմների չափի մեծացման և խտության նվազմանը. միտոքոնդրիումների և պերօքսիսոմների խտությունը մնում է անփոփոխ։ Չնայած այն հանգամանքին, որ լիզոսոմների նստվածքային հատկությունները, որպես կանոն, չեն փոխվում, դրանց հավասարակշռության խտությունը սախարոզայի գրադիենտում նվազում է 1,21-ից մինչև 1,1, ինչը հանգեցնում է լիզոսոմա-պերօքսիզոմային ֆրակցիայի համապատասխան տարանջատմանը: Այս հատկանիշն օգտագործվում է լիզոսոմների, միտոքոնդրիումների և պերօքսիսոմների քանակական տարանջատման համար՝ հիմնված միկրոսոմների խտությունից ավելի մեծ խտությամբ բոլոր մասնիկների միատարր միջավայրից հեռացնելու և նստվածքային ծանր մասնիկների հետագա իզոպիկնական ցենտրիֆուգացման վրա:

2.4 Հավասարակշռության խտության գրադիենտ ցենտրիֆուգացիա

Խտության գրադիենտ ստեղծելու համար օգտագործվում են ծանր մետաղների աղեր, ինչպիսիք են ռուբիդիումը կամ ցեզիումը, ինչպես նաև սախարոզայի լուծույթները։ Նմուշը, ինչպիսին ԴՆԹ-ն է, խառնվում է ցեզիումի քլորիդի խտացված լուծույթի հետ։ Ե՛վ լուծվող նյութը, և՛ լուծիչը սկզբում հավասարապես բաշխվում են ամբողջ ծավալով: Ցենտրիֆուգացիայի ընթացքում հաստատվում է CsCl-ի կոնցենտրացիայի և, հետևաբար, խտության հավասարակշռված բաշխում, քանի որ ցեզիումի իոնները մեծ զանգված ունեն։ Կենտրոնախույս արագացման ազդեցությամբ ԴՆԹ-ի մոլեկուլները վերաբաշխվում են՝ առանձին գոտու տեսքով հավաքվելով փորձանոթի մի մասում՝ դրանց համապատասխան խտությամբ։ Մեթոդը հիմնականում օգտագործվում է անալիտիկ ցենտրիֆուգացման մեջ և օգտագործվել է Մեսելսոնի և Ստալի կողմից՝ E. coli ԴՆԹ-ի վերարտադրության մեխանիզմը ուսումնասիրելու համար: Հավասարակշռության խտության գրադիենտ ցենտրիֆուգումը նույնպես մարդու պլազմայի լիպոպրոտեինների առանձնացման և ուսումնասիրման մեթոդներից է։

2.5 Գրադիենտների ձևավորում և արդյունահանում

2.5.1 Գրադիենտների բնույթը

Լուծումների խտության գրադիենտներ ստեղծելու համար առավել հաճախ օգտագործվում են սախարոզայի լուծույթները, երբեմն ֆիքսված pH-ով։ Որոշ դեպքերում լավ տարանջատում է ստացվում՝ սովորական ջրի փոխարեն D2 0 օգտագործելով: 2.1-ում ներկայացված են սախարոզայի որոշ լուծույթների հատկությունները:

Գրադիենտի ընտրությունը թելադրված է մասնատման հատուկ առաջադրանքներով: Օրինակ, ֆիկոլը, որը արտադրվում է Pharmacia FineChemicals-ի կողմից, կարող է փոխարինել սախարոզային այն դեպքերում, երբ անհրաժեշտ է ստեղծել բարձր խտությամբ և ցածր օսմոտիկ ճնշմամբ գրադիենտներ: Ֆիկոլի մյուս առավելությունն այն է, որ այն չի անցնում բջջային թաղանթներով: Ծանր մետաղների աղերը, ինչպիսիք են ռուբիդիումը և ցեզիումը, օգտագործվում են ավելի բարձր խտության գրադիենտներ ստեղծելու համար, սակայն, CsCl-ի քայքայիչ ազդեցության պատճառով, այդպիսի գրադիենտները օգտագործվում են միայն դիմացկուն մետաղներից, օրինակ՝ տիտանի, ռոտորներում:

2.5.2 Քայլի խտության գրադիենտ տեխնիկա

Խտության գրադիենտ ստեղծելու համար մի քանի լուծումներ՝ հաջորդաբար նվազող խտությամբ, զգուշորեն ներմուծվում են ցենտրիֆուգային խողովակի մեջ՝ օգտագործելով pipette: Այնուհետև ամենավերին շերտի վրա, որն ունի ամենացածր խտությունը, նմուշը շերտավորվում է նեղ գոտու տեսքով, որից հետո խողովակը ցենտրիֆուգվում է։ Հարթ գծային գրադիենտներ կարելի է ձեռք բերել լուծույթի երկարատև կանգառի ժամանակ աստիճանաբար հարթեցնելով գրադիենտները: Գործընթացը կարելի է արագացնել խողովակի պարունակությունը մետաղալարով նրբորեն խառնելով կամ խողովակը նրբորեն թափահարելով:

2.5.3 Հարթ խտության գրադիենտ ստեղծելու տեխնիկա

Շատ դեպքերում սահուն խտության գրադիենտ ստեղծելու համար օգտագործվում է հատուկ սարք: Այն բաղկացած է խստորեն սահմանված նույն տրամագծով երկու գլանաձև անոթներից, որոնք ներքևում միմյանց հետ շփվում են հսկիչ փականով ապակե խողովակով, որը թույլ է տալիս հարմարեցնել այն համամասնությունները, որոնցում խառնվում է երկու անոթների պարունակությունը: Դրանցից մեկը հագեցած է խառնիչով և ունի ելք, որով լուծումը հոսում է ցենտրիֆուգային խողովակների մեջ: Ավելի խիտ լուծում է տեղադրվում խառնիչի մեջ; երկրորդ մխոցը լցված է ավելի ցածր խտության լուծույթով: Երկու բալոններում լուծույթների սյունակի բարձրությունը դրված է այնպես, որ դրանցում հիդրոստատիկ ճնշումը նույնն է։ Ավելի խիտ լուծույթը խառնիչից աստիճանաբար թափվում է ցենտրիֆուգային խողովակների մեջ և միաժամանակ փոխարինվում է ավելի ցածր խտության լուծույթի հավասար ծավալով, որը խառնիչ է մտնում երկրորդ գլանից կառավարման փականի միջոցով: Հարիչի մեջ լուծույթի միատարրությունն ապահովվում է լուծույթը հարիչով անընդհատ խառնելով։ Քանի որ լուծումը թափվում է ցենտրիֆուգային խողովակների մեջ, դրա խտությունը նվազում է և խողովակներում ստեղծվում է գծային խտության գրադիենտ: Ոչ գծային գրադիենտներ կարելի է ստեղծել՝ օգտագործելով անհավասար տրամագծով երկու բալոններից բաղկացած համակարգ։

Տարբեր թեքության խտության գրադիենտներ ձևավորելու համար օգտագործվում է երկու մեխանիկորեն կառավարվող ներարկիչների համակարգ, որոնք լցված են անհավասար խտության լուծույթներով։ Մխոցների հարաբերական արագությունը փոխելով կարող են ստեղծվել տարբեր գրադիենտներ։

2.5.4 Գրադիենտների հանում ցենտրիֆուգային խողովակներից

Ցենտրիֆուգացիայի ավարտից և մասնիկները բաժանվելուց հետո ձևավորված գոտիները պետք է հեռացվեն: Դա արվում է մի քանի եղանակներով, առավել հաճախ՝ տեղահանման մեթոդով: Հիմքում ծակվում է ցենտրիֆուգային խողովակ և դրա ստորին մասում դանդաղորեն ներմուծվում է շատ խիտ միջավայր, օրինակ՝ 60-70% սախարոզայի լուծույթ։ Վերին լուծույթը տեղահանվում է և ֆրակցիաները հավաքվում են ներարկիչի, պիպետտի կամ հատուկ սարքի միջոցով, որը միացված է խողովակի միջոցով ֆրակցիոն կոլեկտորին: Եթե ​​խողովակները պատրաստված են ցելյուլոիդից կամ նիտրոցելյուլոզից, ապա ֆրակցիաները արդյունահանվում են խողովակը հատուկ շեղբերով կտրելու միջոցով: Դա անելու համար ցենտրիֆուգային խողովակը, որը ամրացված է կանգառում, կտրվում է անմիջապես ցանկալի գոտու տակ, և ֆրակցիան ծծվում է ներարկիչով կամ պիպետտով: Կտրող սարքի համապատասխան դիզայնի դեպքում լուծման կորուստը նվազագույն կլինի: Ֆրակցիաների հավաքումն իրականացվում է նաև փորձանոթի հիմքը բարակ խոռոչ ասեղով ծակելով։ Խողովակից ասեղով հոսող կաթիլները հավաքվում են ֆրակցիոն կոլեկցիոներում՝ հետագա վերլուծության համար:

2.5.5 Նախապատրաստական ​​ցենտրիֆուգները և դրանց կիրառությունները

Նախապատրաստական ​​ցենտրիֆուգները կարելի է դասակարգել երեք հիմնական խմբի՝ ընդհանուր նշանակության ցենտրիֆուգներ, գերարագ ցենտրիֆուգներ և նախապատրաստական ​​ուլտրաֆուգիչներ։ Ընդհանուր նշանակության ցենտրիֆուգները տալիս են առավելագույն արագություն 6000 rpm և RCF մինչև 6000 գ: Նրանք միմյանցից տարբերվում են միայն հզորությամբ և ունեն մի շարք փոխարինելի ռոտորներ՝ անկյունային և կախովի ակնոցներով։ Այս տեսակի ցենտրիֆուգների առանձնահատկություններից է նրանց մեծ հզորությունը՝ 4-ից 6 դմ3, ինչը թույլ է տալիս բեռնել ոչ միայն 10,50 և 100 սմ3 ցենտրիֆուգային խողովակներով, այլև մինչև 1,25 դմ3 տարողությամբ անոթներով։ Այս տեսակի բոլոր ցենտրիֆուգներում ռոտորները կոշտ ամրացված են շարժիչի լիսեռի վրա, և ցենտրիֆուգային խողովակները, դրանց պարունակության հետ միասին, պետք է ուշադիր հավասարակշռված լինեն և քաշով տարբերվեն ոչ ավելի, քան 0,25 գ-ով: այլ՝ այդպիսով ապահովելով փորձանոթների հավասարաչափ բաշխում ռոտորի պտտման առանցքի նկատմամբ:

Բարձր արագությամբ ցենտրիֆուգները տալիս են առավելագույն արագություն 25,000 rpm-1 և RCF մինչև 89,000 գ: Ռոտորային խցիկը հագեցած է հովացման համակարգով, որը կանխում է տաքացումը, որը տեղի է ունենում ռոտորի պտտման ընթացքում շփման պատճառով: Որպես կանոն, արագընթաց ցենտրիֆուգներն ունեն 1,5 դմ3 տարողություն և հագեցված են փոխարինելի ռոտորներով՝ թե՛ անկյունային, թե՛ կախովի դույլերով։

Նախապատրաստական ​​ուլտրաֆիգուրները տալիս են առավելագույն արագություն մինչև 75,000 rpm և առավելագույն կենտրոնախույս արագացում 510,000 գ: Դրանք հագեցած են ինչպես սառնարանով, այնպես էլ վակուումային միավորով՝ օդի հետ շփման պատճառով ռոտորի գերտաքացումը կանխելու համար: Նման ցենտրիֆուգների ռոտորները պատրաստված են բարձր ամրության ալյումինից կամ տիտանի համաձուլվածքներից։ Հիմնականում օգտագործվում են ալյումինե համաձուլվածքի ռոտորներ, սակայն այն դեպքերում, երբ հատկապես բարձր արագություններ են պահանջվում, օգտագործվում են տիտանի ռոտորներ: Ցենտրիֆուգային խողովակների անհավասար լցման պատճառով ռոտորի անհավասարակշռության հետևանքով առաջացող թրթռումները նվազեցնելու համար ուլտրացենտրիֆուգներն ունեն ճկուն լիսեռ: Ցենտրիֆուգային խողովակները և դրանց պարունակությունը պետք է մանրակրկիտ հավասարակշռված լինեն մինչև 0,1 գ: Նմանատիպ պահանջներ պետք է պահպանվեն ընդհանուր նպատակների համար ցենտրիֆուգների ռոտորները բեռնելիս:

2.6 Ռոտորների ձևավորում

2.6.1 Անկյունային ռոտորներ և կախովի դույլերով ռոտորներ

Նախապատրաստական ​​ցենտրիֆուգների ռոտորները սովորաբար լինում են երկու տեսակի՝ անկյունային և կախովի դույլեր։ Դրանք կոչվում են անկյունային, քանի որ դրանցում տեղադրված ցենտրիֆուգային խողովակները միշտ գտնվում են որոշակի անկյան տակ պտտման առանցքի նկատմամբ։ Կախովի ապակիներով ռոտորներում փորձարկման խողովակները տեղադրվում են ուղղահայաց, և երբ պտտվում են ստացված կենտրոնախույս ուժի ազդեցության տակ, դրանք տեղափոխվում են հորիզոնական դիրք; պտտման առանցքի նկատմամբ թեքության անկյունը 90° է։

Անկյունային ռոտորներում մասնիկների անցած հեռավորությունը փորձանոթի համապատասխան պատին շատ փոքր է, և, հետևաբար, նստվածքը տեղի է ունենում համեմատաբար արագ: Փորձանոթի պատերին բախվելուց հետո մասնիկները սահում են ներքեւ եւ ներքեւում նստվածք են կազմում: Ցենտրիֆուգացման ժամանակ առաջանում են կոնվեկցիոն հոսքեր, որոնք մեծապես բարդացնում են նստվածքային նմանատիպ հատկություններով մասնիկների բաժանումը։ Այնուամենայնիվ, նմանատիպ դիզայնի ռոտորները հաջողությամբ օգտագործվում են մասնիկները առանձնացնելու համար, որոնց նստվածքի արագությունը բավականին շատ է տարբերվում:

Կախովի գավաթներով ռոտորներում նկատվում են նաև կոնվեկցիոն երեւույթներ, բայց դրանք այնքան էլ արտահայտված չեն։ Կոնվեկցիան արդյունք է այն բանի, որ կենտրոնախույս արագացման ազդեցության տակ մասնիկները նստում են պտտման առանցքին ոչ խիստ ուղղահայաց ուղղությամբ, և, հետևաբար, ինչպես անկյունային ռոտորներում, հարվածում են փորձանոթի պատերին և սահում դեպի հատակը.

Կոնվեկցիայի և պտտվող ազդեցություններից կարելի է որոշ չափով խուսափել՝ օգտագործելով սեկտորային խողովակներ կախովի գավաթների ռոտորներում և կարգավորելով ռոտորի արագությունը. վերը թվարկված, խտության գրադիենտում ցենտրիֆուգման մեթոդը նույնպես զրկված է թերություններից:

2.6.2 Շարունակական ռոտորներ

Շարունակական ռոտորները նախատեսված են մեծ ծավալի կախոցներից համեմատաբար փոքր քանակությամբ պինդ նյութի բարձր արագությամբ մասնատման համար, օրինակ՝ սննդարար միջավայրից բջիջները մեկուսացնելու համար: Ցենտրիֆուգացման ընթացքում ռոտորին անընդհատ ավելացվում է մասնիկների կասեցում. ռոտորի հզորությունը կախված է ավանդադրված պատրաստուկի բնույթից և տատանվում է րոպեում 100 սմ3-ից մինչև 1 դմ3: Ռոտորի առանձնահատկությունն այն է, որ այն հատուկ դիզայնի մեկուսացված խցիկ է. դրա պարունակությունը չի շփվում արտաքին միջավայրի հետ և, հետևաբար, չի աղտոտվում կամ ցողվում:

2.6.3 Զոնալ կամ Անդերսոնի ռոտորներ

Զոնալ ռոտորները պատրաստված են ալյումինի կամ տիտանի համաձուլվածքներից, որոնք ունակ են դիմակայել կենտրոնախույս արագացումներին։ Սովորաբար նրանք ունեն գլանաձեւ խոռոչ, փակված շարժական ծածկով։ Խոռոչի ներսում՝ պտտման առանցքի վրա, կա առանցքային խողովակ, որի վրա դրված է շեղբերով վարդակ՝ ռոտորի խոռոչը բաժանելով չորս հատվածի։ Շեղբերները կամ շեղբերն ունեն շառավղային ալիքներ, որոնց միջոցով գրադիենտ է ներարկվում առանցքային խողովակից դեպի ռոտորի ծայրամաս: Շեղբերների այս դիզայնի շնորհիվ կոնվեկցիան նվազեցվում է նվազագույնի:

Ռոտորի լիցքավորումն իրականացվում է, երբ այն պտտվում է մոտ 3000 պտ/1 արագությամբ։ Նախապես ստեղծված գրադիենտը մղվում է ռոտորի մեջ՝ սկսած ամենացածր խտության շերտից, որը հավասարապես բաշխված է ռոտորի ծայրամասի երկայնքով և կենտրոնախույս ուժի պատճառով պահվում է պտտման առանցքին ուղղահայաց արտաքին պատի մոտ: Ավելի բարձր խտության գրադիենտ շերտերի հետագա ավելացումով շարունակական տեղաշարժ է տեղի ունենում դեպի ավելի քիչ խիտ շերտերի կենտրոն: Այն բանից հետո, երբ ամբողջ գրադիենտը մղվում է ռոտոր, այն ամբողջ ծավալով լցվում է «բարձ» կոչվող լուծույթով, որի խտությունը նույնն է կամ մի փոքր գերազանցում է նախապես ձևավորված գրադիենտի ամենաբարձր խտությունը:

Այնուհետև, առանցքային խողովակի միջոցով, փորձանմուշը շերտավորվում է, որը խողովակից տեղափոխվում է ռոտորի ծավալի մեջ՝ օգտագործելով ավելի ցածր խտության լուծույթ, մինչդեռ «բարձի» նույն ծավալը հանվում է ծայրամասից: Այս բոլոր պրոցեդուրաներից հետո ռոտորի պտտման արագությունը ճշգրտվում է գործառնական արագությանը, և պահանջվող ժամանակահատվածում կատարվում է կա՛մ զոնա-արագության, կա՛մ զոնալ-իզոպիկնիկական մասնատում: Ֆրակցիաների արդյունահանումն իրականացվում է ռոտորի 3000 պտ/րոպե արագությամբ՝ րոպե-1: Ռոտորի պարունակությունը տեղահանվում է ծայրամասից «բարձ» ավելացնելով, առաջին հերթին տեղահանվում են ավելի քիչ խիտ շերտեր։ Անդերսոնի ռոտորի առանցքային ալիքի հատուկ նախագծման շնորհիվ դրանց տեղաշարժի ժամանակ գոտիների խառնում չի լինում։ Ելքային գրադիենտն անցնում է ձայնագրող սարքի միջով, օրինակ՝ սպեկտրոֆոտոմետրի բջիջով, որի միջոցով սպիտակուցի պարունակությունը կարելի է որոշել կլանման միջոցով 280 նմ կամ ռադիոակտիվության հատուկ դետեկտորի միջոցով, որից հետո ֆրակցիաները հավաքվում են։

Միջին արագությամբ օգտագործվող զոնալ ռոտորների հզորությունը տատանվում է 650-ից մինչև 1600 սմ3, ինչը հնարավորություն է տալիս բավականին մեծ քանակությամբ նյութ ստանալ։ Զոնալ ռոտորները օգտագործվում են տարբեր պատրաստուկներից սպիտակուցային աղտոտիչները հեռացնելու և միտոքոնդրիաները, լիզոսոմները, պոլիսոմները և սպիտակուցները մեկուսացնելու և մաքրելու համար:

2.6.4 Ենթաբջջային ֆրակցիաների վերլուծություն

Ենթաբջջային մասնիկների պատրաստման հատկությունները, որոնք ստացվում են ֆրակցիոնացման արդյունքում, կարող են վերագրվել հենց մասնիկների հատկություններին միայն այն դեպքում, եթե պատրաստուկը չի պարունակում կեղտեր: Ուստի միշտ անհրաժեշտ է գնահատել ստացված պատրաստուկների մաքրությունը։ Համասեռացման արդյունավետությունը և պատրաստուկի մեջ կեղտերի առկայությունը կարելի է որոշել մանրադիտակային հետազոտությամբ։ Այնուամենայնիվ, տեսանելի կեղտերի բացակայությունը դեռևս դեղամիջոցի մաքրության հուսալի ապացույց չէ: Ստացված պատրաստուկի մաքրությունը քանակականացնելու համար այն ենթարկվում է քիմիական անալիզի, որը թույլ է տալիս որոշել դրա մեջ սպիտակուցների կամ ԴՆԹ-ի պարունակությունը, հնարավորության դեպքում որոշել դրա ֆերմենտային ակտիվությունը և իմունոլոգիական հատկությունները:

Ֆրակցիոն հյուսվածքներում ֆերմենտների բաշխման վերլուծությունը հիմնված է երկու ընդհանուր սկզբունքների վրա. Դրանցից առաջինն այն է, որ տվյալ ենթաբջջային պոպուլյացիայի բոլոր մասնիկները պարունակում են ֆերմենտների նույն խումբը: Երկրորդը ենթադրում է, որ յուրաքանչյուր ֆերմենտ տեղայնացված է բջջի որոշակի տեղում: Եթե ​​այս դիրքը ճշմարիտ լիներ, ապա ֆերմենտները կարող էին մարկերներ գործել համապատասխան օրգանելների համար. օրինակ՝ ցիտոքրոմ օքսիդազը և մոնոամին օքսիդազը կծառայեին որպես միտոքոնդրիալ մարկերային ֆերմենտներ, թթվային հիդրոլազները՝ որպես լիզոսոմային մարկեր, կատալազը՝ որպես պերօքսիզոմային մարկեր և գլյուկոզա-6-։ ֆոսֆատազ - միկրոզոմային մեմբրանի մարկեր: Այնուամենայնիվ, պարզվեց, որ որոշ ֆերմենտներ, օրինակ՝ մալատդեհիդրոգենազը, P-գլյուկուրոնիդազը, NADP-H-cytochrome-c-reductase-ը տեղայնացված են մեկից ավելի ֆրակցիաներում, հետևաբար, յուրաքանչյուր կոնկրետում ենթաբջջային ֆրակցիաների ֆերմենտային մարկերների ընտրությունը: գործին պետք է մեծ զգուշությամբ մոտենալ: Ավելին, մարկերային ֆերմենտի բացակայությունը չի նշանակում համապատասխան օրգանելների բացակայություն: Հավանական է, որ ֆրակցիոնացման ժամանակ ֆերմենտը կորչում է օրգանելների կողմից կամ այն ​​արգելակվում կամ անակտիվանում է, ուստի առնվազն երկուսը Մարկերային ֆերմենտները սովորաբար որոշվում են յուրաքանչյուր ֆրակցիայի համար:

Մաս	Ծավալը, սմ"	Ընդհանուր բուծում	Exnulation, 660 նմ	Ֆերմենտային ակտիվության միավորներ	Ակտիվության եկամտաբերությունը կոտորակային, %
121	1:35	0,45	515
30	1:21,7	0,195	35,2	6,99
21,5	1:105	0,3	186,3	37
16,5	1:105	0,34	162	32,17
21	1:27,7	0,41	51,5	10,23
287	1:21,7	0,04	68,5	13,61
503,5	100

2.7 Մաստակումը դիֆերենցիալ ցենտրիֆուգմամբ

2.7.1 Արդյունքների ներկայացում

Հյուսվածքների ֆրակցիոնացման արդյունքում ստացված արդյունքները առավել հարմար ներկայացված են գրաֆիկների տեսքով: Այսպիսով, հյուսվածքներում ֆերմենտների բաշխումն ուսումնասիրելիս տվյալները լավագույնս ներկայացվում են հիստոգրամների տեսքով, որոնք հնարավորություն են տալիս տեսողականորեն գնահատել փորձերի արդյունքները։

Նմուշում սպիտակուցի պարունակության ֆերմենտային ակտիվությունը որոշվում է ինչպես սկզբնական համասեռականում, այնպես էլ յուրաքանչյուր մեկուսացված ենթաբջջային ֆրակցիայում առանձին: Ընդհանուր ֆերմենտային ակտիվությունը և սպիտակուցի պարունակությունը ֆրակցիաներում չպետք է էականորեն տարբերվեն սկզբնական համասեռ նյութի համապատասխան արժեքներից:

Այնուհետև յուրաքանչյուր ֆրակցիայում ֆերմենտային ակտիվությունը և սպիտակուցի պարունակությունը հաշվարկվում է ընդհանուր եկամտաբերության տոկոսով, որի հիման վրա կազմվում է հիստոգրամ: Յուրաքանչյուր ֆրակցիայի մեջ սպիտակուցի հարաբերական քանակությունը հաջորդաբար գծագրվում է աբսցիսայի առանցքի երկայնքով՝ ըստ դրանց մեկուսացման, և յուրաքանչյուր ֆրակցիայի հարաբերական հատուկ ակտիվությունը գծագրվում է օրդինատների առանցքի երկայնքով: Այսպիսով, յուրաքանչյուր ֆրակցիայի ֆերմենտային ակտիվությունը որոշվում է սյուների տարածքից:

2.7.2 Անալիտիկ ուլտրակենտրոնացում

Ի տարբերություն նախապատրաստական ​​ցենտրիֆուգացիայի, որի նպատակը նյութերի առանձնացումն ու մաքրումն է, անալիտիկ ուլտրակենտրոնացումը հիմնականում օգտագործվում է կենսաբանական մակրոմոլեկուլների և այլ կառուցվածքների նստվածքային հատկությունները ուսումնասիրելու համար։ Հետևաբար, վերլուծական ցենտրիֆուգացման ժամանակ օգտագործվում են ռոտորներ և հատուկ դիզայնի ձայնագրման համակարգեր. դրանք թույլ են տալիս շարունակաբար վերահսկել նյութի նստվածքը կենտրոնախույս դաշտում:

Վերլուծական ուլտրակենտրոնացման սարքերը կարող են զարգացնել մինչև 70,000 պտ/րոպ արագություն, մինչդեռ կենտրոնախույս արագացում առաջացնելով մինչև 500,000 գ: Նրանց ռոտորը, որպես կանոն, ունի էլիպսոիդի ձև և պարանի միջոցով միացված է շարժիչին, ինչը հնարավորություն է տալիս փոփոխել ռոտորի պտտման արագությունը։ Ռոտորը պտտվում է սառնարանային սարքով հագեցած վակուումային խցիկում և ունի երկու բջիջ՝ վերլուծական և հավասարակշռող, որոնք տեղադրված են ցենտրիֆուգում խիստ ուղղահայաց՝ պտտման առանցքին զուգահեռ։ Հավասարակշռող բջիջը ծառայում է վերլուծական բջիջը հավասարակշռելու համար և մետաղական բլոկ է ճշգրիտ համակարգով: Ունի նաև պտտման առանցքից խիստ սահմանված հեռավորության վրա գտնվող երկու ցուցիչ անցք, որոնց օգնությամբ որոշվում են անալիտիկ խցում համապատասխան հեռավորությունները։ Վերլուծական բջիջը, որի տարողությունը սովորաբար 1 սմ3 է, ունի հատվածային ձև։ Երբ ճիշտ տեղադրվում է ռոտորում, չնայած ուղղահայաց լինելուն, այն աշխատում է նույն սկզբունքով, ինչ կասեցված դույլերով ռոտորը՝ ստեղծելով գրեթե իդեալական նստվածքային պայմաններ: Վերլուծական խցի ծայրերում կան քվարցային ապակիներով պատուհաններ։ Անալիտիկ ուլտրակենտրոնացման սարքերը հագեցած են օպտիկական համակարգերով, որոնք թույլ են տալիս վերահսկել մասնիկների նստվածքը ցենտրիֆուգման ողջ ժամանակահատվածում: Նախապես որոշված ​​ժամանակային ընդմիջումներով նստվածքային նյութը կարելի է լուսանկարել: Սպիտակուցների և ԴՆԹ-ի ֆրակցիոնացման ժամանակ նստվածքը վերահսկվում է ուլտրամանուշակագույն ճառագայթում կլանման միջոցով, իսկ այն դեպքերում, երբ ուսումնասիրված լուծույթներն ունեն բեկման տարբեր ինդեքսներ՝ օգտագործելով շլիերեն կամ Ռեյլի միջամտության համակարգ: Վերջին երկու մեթոդները հիմնված են այն փաստի վրա, որ երբ լույսն անցնում է թափանցիկ լուծույթով, որը բաղկացած է տարբեր խտություններ ունեցող գոտիներից, լույսը բեկվում է գոտու սահմանում։ Նստվածքի ժամանակ ծանր և թեթև մասնիկներով գոտիների միջև սահման է ձևավորվում, որը գործում է որպես բեկող ոսպնյակ; այս դեպքում որպես դետեկտոր օգտագործվող լուսանկարչական ափսեի վրա հայտնվում է գագաթ: Նստվածքի ընթացքում շարժվում է սահմանը, հետևաբար՝ գագաթը, որի արագությամբ կարելի է դատել նյութի նստվածքի արագությունը։ Ինտերֆերոմետրիկ համակարգերն ավելի զգայուն են, քան շլիերեն համակարգերը։ Անալիտիկ բջիջները միասեկտորային են, որոնք առավել հաճախ օգտագործվում են, և երկսեկտորային, որոնք օգտագործվում են լուծիչի և լուծվող նյութի համեմատական ​​ուսումնասիրության համար։

Կենսաբանության մեջ անալիտիկ ուլտրակենտրոնացումն օգտագործվում է մակրոմոլեկուլների մոլեկուլային կշիռները որոշելու, ստացված նմուշների մաքրությունը ստուգելու և մակրոմոլեկուլների կոնֆորմացիոն փոփոխություններն ուսումնասիրելու համար։

2.8 Անալիտիկ ուլտրակենտրոնացման կիրառում

2.8.1 Մոլեկուլային կշիռների որոշում

Մոլեկուլային քաշի որոշման երեք հիմնական մեթոդ կա անալիտիկ ուլտրակենտրոնացման միջոցով՝ նստվածքի արագության որոշում, նստվածքային հավասարակշռության մեթոդ և նստվածքային հավասարակշռության մոտավոր մեթոդ:

Նստվածքի արագությամբ մոլեկուլային քաշի որոշումը ամենատարածված մեթոդն է: Ցենտրիֆուգումն իրականացվում է մեծ արագություններով, որպեսզի մասնիկները, սկզբում հավասարաչափ բաշխված ամբողջ ծավալով, սկսեն շարժվել պտտման կենտրոնից շառավղով: Լուծողի՝ արդեն մասնիկներից զերծ տարածքի և դրա այն հատվածի միջև, որը պարունակում է դրանք, ձևավորվում է հստակ միջերես: Այս սահմանը շարժվում է ցենտրիֆուգացման ժամանակ, ինչը հնարավորություն է տալիս որոշել մասնիկների նստվածքի արագությունը վերը նշված մեթոդներից մեկի միջոցով՝ գրանցելով այս շարժումը լուսանկարչական ափսեի վրա։

Նստվածքի արագությունը որոշվում է հետևյալ հարաբերությամբ.

որտեղ x-ը պտտման առանցքից հեռավորությունն է սմ-ով,

t - ժամանակը s-ում,

w-ն անկյունային արագությունն է rad-s-1-ում,

s-ը «մոլեկուլի նստվածքային գործակիցն է.

Նստվածքի գործակիցը արագացման միավորի արագությունն է, այն չափվում է Սիդբերգի միավորներով; 1 Swedberg միավորը հավասար է 10_13 վ. s-ի թվային արժեքը կախված է մասնիկների մոլեկուլային քաշից և ձևից և տվյալ մոլեկուլին կամ վերմոլեկուլային կառուցվածքին բնորոշ արժեք է։ Օրինակ, լիզոզիմի նստվածքային գործակիցը 2,15 S է; կատալազն ունի նստվածքի գործակիցը 11,35S, բակտերիալ ռիբոսոմի ենթամիավորները՝ 30-ից 50S, իսկ էուկարիոտիկ ռիբոսոմների ենթամիավորները՝ 40-ից 60S։

որտեղ M-ը մոլեկուլի մոլեկուլային զանգվածն է, R-ը գազի հաստատունն է, T-ը բացարձակ ջերմաստիճանն է, s-ը մոլեկուլի նստվածքի գործակիցն է, D-ը մոլեկուլի դիֆուզիայի գործակիցն է, v-ն մասնակի հատուկ ծավալն է, որը կարող է լինել. Համարվում է որպես լուծվող նյութի մեկ գրամ զբաղեցրած ծավալ, p-ն խտության լուծիչն է:

Նստվածքային հաշվեկշռի մեթոդ. Այս մեթոդով մոլեկուլային կշիռների որոշումն իրականացվում է ռոտորի համեմատաբար ցածր արագությամբ՝ 7000-8000 պտ/1-ի կարգի, որպեսզի մեծ մոլեկուլային քաշ ունեցող մոլեկուլները չնստեն հատակին։ Ուլտրակենտրոնացումն իրականացվում է այնքան ժամանակ, մինչև մասնիկները հասնեն հավասարակշռության, որը հաստատվում է մի կողմից կենտրոնախույս ուժերի, մյուս կողմից՝ դիֆուզիոն ուժերի ազդեցությամբ, այսինքն՝ մինչև մասնիկները դադարեն շարժվել։ Այնուհետև, ըստ ստացված կոնցենտրացիայի գրադիենտի, նյութի մոլեկուլային քաշը հաշվարկվում է «ըստ բանաձևի.

որտեղ R-ը գազի հաստատունն է, T-ը բացարձակ ջերմաստիճանն է, ω-ն անկյունային արագությունն է, p-ը լուծիչի խտությունն է, v-ն մասնակի հատուկ ծավալն է, cx-ը և c2-ը՝ լուծվող նյութի կոնցենտրացիան r և r2 հեռավորությունների վրա: ռոտացիայի առանցք.

Այս մեթոդի թերությունն այն է, որ երկար ժամանակ է պահանջվում նստվածքային հավասարակշռության հասնելու համար՝ մի քանի օրից մինչև մի քանի շաբաթ ցենտրիֆուգի շարունակական աշխատանքով:

Նստվածքային հավասարակշռությանը մոտենալու մեթոդը մշակվել է նախորդ մեթոդի թերություններից ազատվելու համար, որոնք կապված են «հավասարակշռություն հաստատելու համար» պահանջվող ժամանակի մեծ ներդրման հետ: Օգտագործելով այս մեթոդը, մոլեկուլային կշիռները կարող են որոշվել, երբ ցենտրիֆուգված լուծումը գտնվում է հավասարակշռության մոտեցման վիճակ: Նախ, մակրոմոլեկուլները հավասարաչափ բաշխվում են անալիտիկ բջջի ողջ ծավալով, այնուհետև, երբ ցենտրիֆուգումը շարունակվում է, մոլեկուլները նստում են, և լուծույթի խտությունը մենիսկի շրջանում աստիճանաբար նվազում է: Խտության փոփոխությունը ուշադիր գրանցվում է, այնուհետև բարդ հաշվարկներով, որոնք ներառում են մեծ թվով փոփոխականներ, տվյալ միացության մոլեկուլային քաշը որոշվում է բանաձևերով.

որտեղ R-ը գազի հաստատունն է, T-ը բացարձակ ջերմաստիճանն է, v-ն մասնակի հատուկ ծավալն է, p-ը լուծիչի խտությունն է, dcldr-ը մակրոմոլեկուլի կոնցենտրացիայի գրադիենտն է, hm-ը և gd-ը հեռավորությունն են մինչև մենիսկ և հատակը: փորձանոթը, համապատասխանաբար, սմ-ը և sd-ը մակրոմոլեկուլների կոնցենտրացիան են մենիսկում և y խողովակի ներքևի մասում, համապատասխանաբար, Mm և MR-ը մոլեկուլային կշիռների արժեքներն են, որոնք որոշվում են նյութի կոնցենտրացիայի բաշխումից: համապատասխանաբար meniscus և խողովակի ստորին հատվածը:

2.8.2 Պատրաստուկների մաքրության գնահատում

Անալիտիկ ուլտրակենտրոնացումը լայնորեն օգտագործվում է ԴՆԹ-ի, վիրուսի և սպիտակուցի պատրաստուկների մաքրությունը գնահատելու համար: Պատրաստուկների մաքրությունը, անկասկած, շատ կարևոր է այն դեպքերում, երբ պահանջվում է ճշգրիտ որոշել մոլեկուլի մոլեկուլային քաշը: Շատ դեպքերում, պատրաստուկի միատարրությունը կարելի է դատել նստվածքի սահմանի բնույթով, օգտագործելով նստվածքի արագության մեթոդը. միատարր պատրաստուկը սովորաբար տալիս է մեկ հստակ սահման: Պատրաստման մեջ առկա կեղտերը հայտնվում են որպես լրացուցիչ գագաթ կամ ուսի. նրանք նաև որոշում են հիմնական գագաթի անհամաչափությունը:

2.8.3 Մակրոմոլեկուլների կոնֆորմացիոն փոփոխությունների ուսումնասիրություն

Անալիտիկ ուլտրակենտրոնացման կիրառման մեկ այլ ոլորտ մակրոմոլեկուլների կոնֆորմացիոն փոփոխությունների ուսումնասիրությունն է: ԴՆԹ-ի մոլեկուլը, օրինակ, կարող է լինել միայնակ կամ երկշղթա, գծային կամ շրջանաձև: Տարբեր միացությունների ազդեցության տակ կամ բարձր ջերմաստիճաններում ԴՆԹ-ն ենթարկվում է մի շարք շրջելի և անդառնալի կոնֆորմացիոն փոփոխությունների, որոնք կարելի է որոշել՝ փոխելով նմուշի նստվածքի արագությունը։ Որքան կոմպակտ է մոլեկուլը, այնքան ցածր է նրա շփման գործակիցը լուծույթում և հակառակը. որքան քիչ կոմպակտ է այն, այնքան մեծ է շփման գործակիցը և, հետևաբար, այնքան դանդաղ է նստում։ Այսպիսով, նմուշի նստվածքի արագության տարբերությունները դրա վրա տարբեր ազդեցություններից առաջ և հետո հնարավորություն են տալիս հայտնաբերել մակրոմոլեկուլներում տեղի ունեցող կոնֆորմացիոն փոփոխությունները:

Ալոստերիկ սպիտակուցներում, ինչպիսին, օրինակ, ասպարտատ տրանսկարբամոյլազն է, կոնֆորմացիոն փոփոխություններ են տեղի ունենում սուբստրատի և փոքր լիգանդների հետ կապվելու արդյունքում։ Սպիտակուցի տարանջատումը ստորաբաժանումների կարող է առաջանալ՝ այն մշակելով այնպիսի նյութերով, ինչպիսիք են միզանյութը կամ պարաքլորմերկուրբենզոատը: Այս բոլոր փոփոխությունները կարելի է հեշտությամբ վերահսկել՝ օգտագործելով վերլուծական ուլտրակենտրոնացումը:

Զտումը հեղուկների կամ գազերի մեջ կախված պինդ նյութերի բաժանման գործընթացն է: Պինդ մասնիկներ պարունակող հեղուկը կամ գազը անցնում են ծակոտկեն նյութի (ֆիլտրի) միջով, որի ծակոտիների չափերն այնքան փոքր են, որ պինդ մասնիկները չեն անցնում ֆիլտրի միջով։ Ծակոտիների չափերը որոշում են ֆիլտրի կարողությունը պահպանել տարբեր չափերի պինդ մասնիկներ, ինչպես նաև դրա կատարումը, այսինքն՝ հեղուկի քանակությունը, որը կարելի է առանձնացնել ժամանակի մեկ միավորով:

Զտման գործընթացի վրա ազդում է հեղուկի մածուցիկությունը և ֆիլտրի երկու կողմերում ճնշման տարբերությունը: Որքան բարձր է հեղուկի մածուցիկությունը, այնքան ավելի դժվար է այն զտել: Քանի որ հեղուկի մածուցիկությունը նվազում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ, տաք հեղուկներն ավելի հեշտ են զտվում, քան սառը: Մածուցիկ հեղուկների զտումը հաճախ կարելի է հեշտացնել՝ դրանք նոսրացնելով լուծիչով, որը կարող է հեշտությամբ թորվել ֆիլտրման ավարտից հետո: Որքան մեծ է ճնշման տարբերությունը, այնքան բարձր է ֆիլտրման արագությունը: Հետեւաբար, ֆիլտրումը հաճախ իրականացվում է նվազեցված կամ ավելցուկային ճնշման դեպքում: Ժելատինե նստվածքների ճնշման տակ զտելիս վերջիններս սերտորեն կցվում են ֆիլտրին, որի ծակոտիները հեշտությամբ խցանվում են, և զտումը դադարում է։

Եթե ​​պինդ փուլի մասնիկների չափը փոքր է ֆիլտրի ծակոտի չափից, կախոցը չի կարող զտվել: Այսպիսով, սովորական թղթե ֆիլտրերը շատ կոլոիդային լուծույթների մանր մասնիկներ չեն պահում: Նման դեպքերում ֆիլտրումից առաջ կոլոիդային լուծույթը տաքացնում են կամ դրան ավելացնում էլեկտրոլիտ, ինչը հանգեցնում է կոագուլյացիայի (մասնիկների մեծացում և նստվածքի առաջացում)։

Երբ ֆիլտրման նպատակը մաքուր ֆիլտրատ ստանալն է, քան մաքուր նստվածք, հեղուկից մանր մասնիկների ավելի լավ տարանջատման համար վերջինիս ավելացվում է փոշիացված ակտիվացված ածխածնի փոքր քանակություն, թափահարում և ֆիլտրում:

Ֆիլտրի ծակոտիները փակող և դրա վրա մածուցիկ շերտեր ձևավորող նյութեր պարունակող խառնուրդների ֆիլտրումը հաճախ հեշտանում է նուրբ քվարցային ավազի, դիատոմային հողի, ասբեստի մանրաթելի, ցելյուլոզային (թղթի) միջուկի ավելացմամբ:

Զտումը կարող է իրականացվել տարբեր ձևերով՝ կախված ֆիլտրվող հեղուկների բնույթից և հեղուկից կամ գազից անջատվող պինդ փուլի (նստվածքի) հատկություններից։

Եթե ​​խառնուրդի պինդ փուլը հեշտությամբ նստեցվում է, ապա դրա մեծ մասը կարող է հեռացվել նախքան ֆիլտրացումը՝ զտելով: Decantation - պինդ և հեղուկ փուլերը բաժանելու ամենապարզ մեթոդը հիմնված է այն փաստի վրա, որ խառնման բացակայության դեպքում պինդը նստում է անոթի հատակին, և թափանցիկ հեղուկը կարող է առանձնացվել նստած նստվածքից արտահոսելով: Երբեմն դեկանտացիան կարող է օգտագործվել նաև տարբեր խտություններով երկու պինդ մարմիններ առանձնացնելու համար: Սիֆոնային դեկանտացիան հաճախ օգտագործվում է քիչ լուծվող պինդ նյութերը լվանալու համար (նկ. 118): Decantation լվացումը շատ ավելի արդյունավետ է, քան ֆիլտրով տորթերի լվացումը, որտեղ հեղուկը սովորաբար հավասարաչափ չի թափանցում պինդ մասնիկների միջև:

Զտում հեղուկի սեփական քաշի ազդեցության տակ

Զտման այս մեթոդը սովորաբար օգտագործվում է այն դեպքերում, երբ ֆիլտրացված պինդ փուլն անհրաժեշտ չէ (լուծույթներից մեխանիկական կեղտերի հեռացում), կամ երբ հեղուկ փուլը կարող է ամբողջությամբ հեռացվել նստվածքի կրկնակի մշակմամբ համապատասխան լուծիչով:

Պայմանական ֆիլտրումն օգտագործվում է, երբ տաք խտացված լուծույթները կամ ցնդող լուծիչներում բյուրեղային նյութերի լուծույթները պետք է զտվեն: Երբ նման լուծույթները զտվում են վակուումում, լուծիչը գոլորշիանում է ֆիլտրի տակ, որն արագ սառչում և խցանվում է նստվածքային բյուրեղներով։

Որպես զտիչ նյութ, հիմնականում օգտագործվում են տարբեր տեսակի ֆիլտրի թուղթ, պատրաստի թղթից առանց ճարպի և մոխրի զտիչներ։

Ուղղակի օգտագործման ֆիլտրի թուղթը արտադրվում է երկու դասի. FNB - արագ ֆիլտրում 3,5-10 մկմ ծակոտի չափով և FNS - միջին արագության ֆիլտրում 1-2,5 մկմ ծակոտի չափով: Այս դասարանների թղթի մոխրի պարունակությունը կազմում է մինչև 0,2%:

Անմոխիր և յուղազերծ թղթի ֆիլտրերի արտադրության համար արտադրվում է երեք կարգի ֆիլտր թուղթ. FOB - արագ ֆիլտրում; FOS - միջին ֆիլտրում; POF - դանդաղ ֆիլտրում:

Պատրաստի թղթե զտիչներ՝ կլոր ձևի, յուղազերծ (դեղին ժապավենով) և առանց մոխրի, արտադրվում են տարբեր տրամագծերով՝ 100 հատ տուփերով։ Ֆիլտրի չափի ընտրությունը կախված է բաժանվող պինդ նյութերի զանգվածից, այլ ոչ թե զտվող հեղուկի ծավալից:

Լաբորատոր աշխատանքի համար մոխիրազուրկ զտիչները տարբերվում են իրենց տարանջատող (պահող) հզորությամբ: Այս տարբերությունը որոշվում է թղթի ժապավենի գույնով, որը կպցված է փաթեթի վրա:

Ընդունված են հետևյալ անվանումները՝ սպիտակ ժապավեն՝ արագ զտիչ, կարմիր՝ միջին զտիչ, կապույտ՝ դանդաղ զտիչ, որը նախատեսված է մանրահատիկ նստվածքների զտման համար (BaSO4 տիպ):

Ֆիլտրի ապրանքանիշի ընտրությունը յուրաքանչյուր առանձին դեպքում կախված է առանձնացված պինդ նյութի հատկություններից: Շատ խիտ զտիչներ պետք է օգտագործվեն միայն խիստ անհրաժեշտության դեպքում:

Զտիչ թուղթը և պատրաստի ֆիլտրերը չեն կարող օգտագործվել ուժեղ թթուների կամ ալկալիների խտացված լուծույթները զտելու համար, քանի որ դա նվազեցնում է ֆիլտրերի մեխանիկական ուժը:

Թղթե զտիչները պարզ են և ծալված (պարզ): Պարզ հարթ ֆիլտր պատրաստելու համար որոշակի չափի ֆիլտրի կլոր կտորը չորս անգամ ծալում են և կտրում մկրատով՝ շրջանագծի հատված կազմելու համար: Ֆիլտրի տրամագծի կախվածությունը զտման համար ապակե ձագարի տրամագծից ներկայացված է ստորև.

Հարթ ֆիլտրը պետք է սերտորեն տեղավորվի ձագարի պատերին, հատկապես վերևում: Դա անելու համար ֆիլտրը ծալելիս խորհուրդ է տրվում կիսաշրջանը թեքել ոչ թե միջին գծով, այլ դրան մոտ զուգահեռ գծով։

Ծալված ֆիլտրը տեղադրվում է ձագարի մեջ (կարող եք լցնել նստվածքով ոչ ավելի, քան 1/3 կամ 1/2), թրջել այն թորած ջրով և ջրով լցնել ձագարի ելքը (խողովակը)։ Դա անելու համար ֆիլտրը բարձրացվում է և արագ իջեցվում: Ֆիլտրի եզրերը պետք է լինեն ձագարի եզրից 5-10 մմ ցածր: Թաց ֆիլտրը նրբորեն սեղմվում է ձագարի վրա: Զտումը սկսվում է անմիջապես, որպեսզի ձագարի արտահոսքը լցված լինի հեղուկով: Ձագարը մի լցրեք ծավալի 3/4-ից ավելի լուծույթով։ Խոռոչի ծայրը պետք է դիպչի ֆիլտրատի բաժակի ներքին պատին, որպեսզի չփչանա:

Պարզ հարթ զտիչներ սովորաբար օգտագործվում են անալիտիկ լաբորատորիաներում նոսր լուծույթները զտելու համար:

Զտումը մեծապես արագանում է ծալքավոր ֆիլտրերի օգտագործման ժամանակ: Այս ֆիլտրերը հեշտ է պատրաստել (նկ. 119): Ֆիլտրի ծալքերը չպետք է մոտենան դրա կենտրոնին, հակառակ դեպքում ֆիլտրի կենտրոնում գտնվող թուղթը կարող է ճեղքվել: Պատրաստի ֆիլտրը տեղադրվում է ձագարի մեջ այնպես, որ այն կից լինի իր պատերին: Եթե ​​ձագարն ունի 60°-ից ավելի կամ պակաս անկյուն, ապա ֆիլտրը հարմարեցվում է դրան՝ փոխելով երկրորդ ծալքի դիրքը: Անհրաժեշտ է, որ ֆիլտրն ունենա բավականաչափ սուր ծայր, ֆիլտրի թուղթը չվնասվի կրկնակի ճկման հետևանքով։

Նախքան պատրաստված ֆիլտրը ձագարի մեջ դնելը, այն բացվում և ծալվում է այնպես, որ ֆիլտրի թղթի արտաքին կողմը գտնվում է ֆիլտրի ներքին կողմում: Ձագարում ճիշտ տեղադրված ֆիլտրը խոնավացվում է զտված հեղուկով կամ թորած ջրով:

Տաք լուծույթները զտելիս և մեծ տրամագծով ձագարներ օգտագործելիս ֆիլտրի վերին մասը կարող է ճեղքվել: Այս վտանգը վերացնելու համար փոքր կամ հատուկ ծակոտկեն ճենապակյա ներդիրը տեղադրվում է մեծ ձագարի մեջ, և ավելի լավ է զտել երկու ծալքավոր ֆիլտրերի միջով, որոնք ծալված են միասին:

Մթնոլորտային ճնշման և սենյակային ջերմաստիճանում զտման սարքավորումները պարզ են և բաղկացած են ձագարից, զտիչից, ընդունիչից և դարակից: Պինդ մարմինների տաք հագեցած լուծույթները զտելու համար օգտագործվում են լայն կրճատված ձագարներ, իսկ մեծ քանակությամբ հեղուկների արագ զտման համար օգտագործվում են ծալքավոր ձագարներ, որոնց անհավասար պատերը հարթ ֆիլտրերի հետ միասին մեծացնում են արդյունավետ զտման մակերեսը: Ձագարը ամրացվում է լաբորատոր տակդիրին կցված օղակի մեջ կամ ուղղակիորեն տեղադրվում է կոլբայի պարանոցի մեջ՝ ֆիլտրատի ստացողը: Վերջին դեպքում անհրաժեշտ է ձագարի տակ դնել զտիչ թղթի շերտ, որպեսզի ֆիլտրատով տեղաշարժված օդը դուրս գա կոլբից:

Զտումը հաճախ դժվար է, եթե թղթի ֆիլտրի և ձագարի պատի միջև առաջանում է օդային բացվածք (օդային գրպան): Դրանից խուսափելու համար ձագարի ներսում ստեղծվում է մի փոքր ավելորդ ճնշում՝ ձագարը ծածկված է եզրերի երկայնքով խոնավացած ֆիլտրով թղթով և նույն տրամագծով շրջված ձագարով։ Օդը ռետինե լամպով անցնում է վերին ձագարի խողովակի միջով և դրանով իսկ վերացնում օդային գրպանը:

Զտումն արագացնելու համար ձագարի խողովակը երկարացվում է. նույն (կամ մի փոքր ավելի փոքր) ներքին տրամագծով ապակե խողովակ ռետինե խողովակով միացված է ժայթքմանը: Որոշ ժամանակ անց ամբողջ խողովակը լցվում է ֆիլտրատի սյունակով՝ ստեղծելով վակուում:

Խիստ ալկալային լուծույթները և հիդրոֆտորաթթվի լուծույթները խորհուրդ են տրվում զտել ծակոտկեն պոլիէթիլենից պատրաստված ձագարով: Նման ձագարի պատրաստման համար (նկ. 120) օգտագործվում է երկու ապակե ձագար, որոնցից արտաքինը նեղացման կետում փակվում է խցանով, իսկ ներքինը հալեցնում են նույն տեղում։ Ձագարների պատերի արանքում դրվում է պոլիէթիլենային փոշու և մանր աղացած նատրիումի քլորիդի խառնուրդը 1:4 զանգվածային հարաբերակցությամբ և պահվում ջեռոցում 130-150 °C ջերմաստիճանում։ Ժամանակ առ ժամանակ ներքին ձագարը պտտվում է ճնշման տակ, որպեսզի կիսահեղուկ զանգվածը հավասարաչափ կիրառվի արտաքին ձագարի ներքին մակերեսին: Սառչելուց հետո հանում են ներքին ձագարը, արտաքին ձագարի խողովակից հանում են խցանը, իսկ սինթրած զանգվածը լվանում տաք ջրով՝ նատրիումի քլորիդը հեռացնելու համար։

Զտման արագությունը ուղիղ համեմատական ​​է զտվող հեղուկի հիդրոստատիկ ճնշմանը, հետևաբար, հեղուկների մեծ ծավալները զտելիս շահավետ է ֆիլտրի վրա պահպանել հեղուկի մշտական ​​մակարդակը: Նկ. 121-ը ցույց է տալիս պարզ տնական սարքեր՝ ֆիլտրին ավտոմատ կերպով հեղուկ ավելացնելու համար: Հեղուկի բեռնարկղը փակված է մաքուր ռետինե խցանով, որը տեղադրված է հեղուկ մուտքի խողովակով և օդի մուտքի խողովակով: Օդի ընդունման խողովակի ստորին ծայրի մակարդակը որոշում է ֆիլտրի հեղուկի մակարդակը: Եթե ​​մակարդակը իջնում ​​է, ապա օդը մտնում է անոթ և սեղմում հեղուկը ֆիլտրի վրա: Արդյունքում, ֆիլտրի վրա հեղուկի մակարդակը բարձրանում է, և նավի ներսում օդի հասանելիությունը փակվում է:

Զտում ջեռուցման կամ հովացման ընթացքում

Ջեռուցման ֆիլտրումն իրականացվում է, երբ անհրաժեշտ է տաք խտացված լուծույթները մաքրել կեղտից, զտել մածուցիկ լուծույթներից, ինչպես նաև սովորական ջերմաստիճանում հեշտությամբ բյուրեղացող նյութեր պարունակող լուծույթներից:

Գործընթացն արագացնելու համար նախևառաջ պետք է ուշադիր ընտրել ֆիլտրի թղթի դասը, ֆիլտրի չափը և ձագարը: Նախքան տաք լուծույթը ֆիլտրի վրա լցնելը, տեղադրված ֆիլտրով ձագարը տաքացվում է՝ ֆիլտրի միջով անցնելով տաք մաքուր լուծիչ կամ լուծիչի գոլորշի, եթե այն տաքացվում է լոգարանում մինչև եռալ: Վերջին դեպքում ձագարը ծածկված է ժամացույցի ապակիով։ Զտելուց առաջ ընդունիչից լուծիչը դուրս է թափվում, որպեսզի այն չնոսրացնի ֆիլտրատը։ Զտումն արագացնելու համար ֆիլտրի վրա պահպանեք հեղուկի բարձր մակարդակ:

Զտիչով ձագարը կարելի է տաքացնել նաև տաք ֆիլտրման համար նախատեսված մետաղյա ձագարով (նկ. 122, ա) կամ ձագարով, որի կրկնակի պատերի միջև անցնում է տաք ջուր, գոլորշի կամ տաք օդ (նկ. 122, բ)։ Ջեռուցումը կարող է իրականացվել նաև էլեկտրական տաքացուցիչը ֆիլտրացված լուծույթի մեջ ընկղմելով, եթե վերջինս մետաղի հետ փոխազդող նյութեր չի պարունակում։

Էլեկտրական ջեռուցմամբ տրիկոտաժե ծածկոցներ (գլխարկներ) օգտագործվում են նաև ապակե լաբորատոր ապակյա սպասքի միատեսակ տաքացման համար։ Դրանք սովորաբար պատրաստված են բարակ ապակե թելից և պարունակում են ճկուն տաքացնող տարր՝ բարակ մետաղալարի կամ կծիկի տեսքով։

Սառեցված ֆիլտրումը կարող է իրականացվել սառույցով սառեցված ձագարով կամ ձագարի մեջ, որտեղ սառեցված աղաջրը հոսում է կրկնակի պատերի միջև:

Զտում նվազեցված ճնշման տակ

Նվազեցված ճնշման տակ զտումը հնարավորություն է տալիս հասնել պինդ նյութի ավելի ամբողջական տարանջատմանը հեղուկից և բարձրացնել գործընթացի արագությունը:

Վակուումային ֆիլտրման ապարատը բաղկացած է զտիչ սարքից, ընդունիչից, ջրի շիթային պոմպից և անվտանգության շիշից:

Մեծ քանակությամբ նյութեր զտելիս առավել հաճախ օգտագործվում են ծակոտկեն ճենապակյա կամ ճեղքաձև ապակյա գլանաձև Buchner ձագարներ, որոնք տեղադրվում են կոնաձև կոլբայի մեջ՝ վակուումի տակ խողովակով զտելու համար. վերջիններս անվտանգության շշով միացված են ջրի շիթային պոմպին։ Անհրաժեշտ է, որ ձագարի չափը համապատասխանի զտված պինդ նյութի քանակին, որը պետք է ամբողջությամբ ծածկի ֆիլտրի մակերեսը։ Այնուամենայնիվ, նստվածքի չափազանց հաստ շերտը դժվարացնում է ներծծումը և հետագա լվացումը:

Buchner ձագարների ֆիլտրը ֆիլտրի թղթի կլոր թերթ է, որը տեղադրված է ձագարի ծակած միջնորմի վրա: Ֆիլտրի տրամագիծը պետք է լինի մի փոքր ավելի փոքր, քան շղարշի տրամագիծը: Խոշոր Buchner ձագարները սովորաբար ունեն երկու զտիչներ, որոնք դրված են միմյանց վրա: Որպեսզի տեղադրված թղթե ֆիլտրը բավականաչափ ամուր տեղավորվի ձագարի ծակած միջնորմին, այն նախապես խոնավացնում են ձագարի վրա լուծիչով և հավասարաչափ սեղմում դրա վրա: Այնուհետև լուծիչը հեռացնելուց հետո զտվող խառնուրդը լցնում են ձագարի մեջ և ծծում։

Ջրային լուծույթների դեպքում ֆիլտրը թրջելու համար օգտագործվող փոքր քանակությամբ ջուր նշանակություն չունի: Այն դեպքերում, երբ ջրի առկայությունը անընդունելի է, թաց ֆիլտրը, ձեռք բերելով հարմար տեղ, լվանում է էթիլային սպիրտով կամ ացետոնով, այնուհետև լուծիչով, որի առկայությունը ֆիլտրատում ընդունելի է: Օրգանական լուծիչով թրջված ֆիլտրի թուղթը չի կպչում ձագարին, ինչպես նաև ջրով թրջվելիս:

Buechner ձագարները ամրացվում են կոնաձև կոլբայի մեջ ռետինե խցաններով կամ հաստ հարթ ռետինե կտորներով, որոնք ծածկում են կոլբայի պարանոցը վերևից; վերջիններս հարմար են նրանով, որ ֆիլտրման ժամանակ չեն կարող ներծծվել կոլբայի մեջ։

Մայր լիկյորն ամբողջությամբ առանձնացնելու համար ֆիլտրի նստվածքը քամվում է ապակե խցանի հարթ մակերեսով կամ հարթ հատակով հաստ պատերով գլանով, մինչև հեղուկը դադարի կաթել։ Այս դեպքում անհրաժեշտ է ապահովել, որ նստվածքի հաստ շերտի մակերեսին ճաքեր չառաջանան, քանի որ դա հանգեցնում է մայրական լիկյորի թերի ներծծման և նստվածքի աղտոտմանը։ Մայրական լիկյորի մնացորդները հեռացնելու համար նստվածքը լվանում են ֆիլտրի վրա լուծիչի փոքր մասերով մթնոլորտային ճնշման տակ: Երբ ֆիլտրի տորթը հագեցած է լուծիչով, ներծծող վակուումը կրկին կիրառվում է:

Ներծծման միջոցով զտելիս սինթետիկ մանրաթելային զտիչներն օգտագործվում են որպես ֆիլտրի նյութ, ի հավելումն սովորական թղթե զտիչների: Այսպիսով, PVC կամ պոլիեսթեր մանրաթելից պատրաստված ֆիլտրերը դիմացկուն են թթուների և ալկալիների նկատմամբ, բայց ոչնչացվում են օրգանական լուծիչներով:

Դժվար զտվող կպչուն նստվածքները առանձնացնելու համար հաճախ օգտագործվում է ասբեստի զանգված, որը կարող է սեղմվել ներծծող ձագարի կամ Գուչի կարասի վրա։ Ասբեստի զանգվածը պատրաստվում է հետևյալ կերպ՝ ասբեստը աղալով ճենապակյա շաղախի մեջ կոնց. HCl, զանգվածը տեղափոխել բաժակի մեջ և եռացնել 20-30 րոպե գոլորշիացման գլխարկի մեջ։ Այնուհետև զանգվածը նոսրացնում են 20-30 անգամ ավելի մեծ քանակությամբ թորած ջրով, զտում Բուխների ձագարի վրա և լվանում ջրով, մինչև ֆիլտրատում թթվային ռեակցիան անհետանա։ Այնուհետև զանգվածը չորացնում են 100-120 °C-ում և կալցինացնում մուֆլեում։ Կալցինացված ասբեստը թափահարում են ջրով, մինչև ստացվի համասեռ զանգված, տեղափոխվում է ձագարի կամ Գուչի կարասի զտիչ ափսեի մեջ, ծծվում և խտացվում:

Զտման համար չափազանց հարմար են ձագարները, խառնարանները և գազի զտիչները, որոնք զոդված են ապակու փոշու զոդված ափսեով: Ապակե ֆիլտրերը օգտագործվում են ֆիլտրման և արդյունահանման ընթացքում պինդ մարմինները հեղուկներից առանձնացնելու, գազերից մառախուղ մասնիկները հեռացնելու, հեղուկների մեջ փրփրացող (բաշխող) գազերը: Ապակե զտիչները, սակայն, անհարմար են այն դեպքերում, երբ քանակական տեղումներ են պահանջվում, քանի որ դժվար է նստվածքն ամբողջությամբ հեռացնել ֆիլտրից: Դրանք հարմար չեն ալկալիների և ալկալիական մետաղների կարբոնատների շատ խտացված տաք լուծույթները զտելու համար։

Ապակե ֆիլտրի թիթեղների ծակոտկենությունը և դրանց անվանումները հաճախ փոխվել են: ԳՕՍՏ 9775-69-ի համաձայն, ֆիլտրի դասը կախված է ծակոտիների չափից (Աղյուսակ 8):

Ապակե ձագարների և ծակոտկեն զտիչներով խառնարանների տեսակները ներկայացված են նկ. 123.

Բացի հեղուկների զտիչներով ապակե արտադրանքներից, արտադրվում են նաև գազերի զտման և լվացման զտիչներով արտադրանք:

Հասանելի են նաև ֆիլտրային ձագարներ՝ ջերմաստիճանի վերահսկվող խողովակով և ջերմաստիճանի կառավարվող բաճկոնով (նկ. 124): Էլեկտրական ջեռուցմամբ ձագարները նախատեսված են տաքացվող վիճակում բյուրեղացնող և մածուցիկ լուծույթների և կախոցների սենյակային ջերմաստիճանում զտելու համար: Ֆիլտրի ձագարը մինչև 130°C տաքացնելը վերացնում է լուծույթի պնդացումը, և ֆիլտրումն արագ է ընթանում:

Էլեկտրական ջեռուցմամբ և ջերմաստիճանով կառավարվող խողովակով ֆիլտրի ձագարի հիմնական տարրը 40 մմ տրամագծով ապակե ֆիլտր է՝ զոդված բարակ պատերով ապակյա խողովակով, որը պարունակում է 30 Վտ էլեկտրական ջեռուցիչ։ Ձագարները հասանելի են զտիչներով, որոնց չափերը 40, 100, 160 մկմ են։

Ջեռուցվող ֆիլտրի ձագարում ջերմաստիճանի վերահսկումն ապահովվում է հոսող ջերմային կրիչով: Ջերմաստիճանի վերահսկվող խողովակով ֆիլտրից վերևում ձագարի ծավալը 80 մլ է, ջերմաստիճանի վերահսկվող բաճկոնով` 58 մլ:

Հեղուկը պինդից առանձնացնելու համար օգտագործվում է հակադարձ սուզվող զտիչ ձագար (նկ. 123, դ): Ֆիլտրը ընկղմվում է հեղուկի մեջ և ֆիլտրատը մտնում է ընդունիչ, որին միացված է ֆիլտրը։ Այս սարքի միջոցով հարմար է ֆիլտրումն իրականացնել ավելի ցածր ջերմաստիճանում՝ պահպանելով զտված խառնուրդի ցածր ջերմաստիճանը սառեցնող բաղնիքի միջոցով։

Փոքր քանակությամբ նյութեր առանձնացնելու համար օգտագործեք ապակե «գամասեղով» ձագար, որը ծածկված է կլոր ֆիլտրի թղթով։ Դրա համար ապակե ձողի ծայրը փափկացնում են այրիչի բոցի մեջ, այնուհետև հարթեցնում՝ սեղմելով այն մետաղյա ափսեի հարթ հորիզոնական մակերեսին: Անհրաժեշտ է, որ ֆիլտրը սերտորեն տեղավորվի «մեխակին», իսկ ֆիլտրի եզրերը 1-2 մմ-ով թեքվեն ձագարի պատի երկայնքով: Ֆիլտրատի ընդունիչը զտիչ խողովակ է (կողային ելքով):

Ցածր հալման կետով կամ սենյակային ջերմաստիճանում բարձր լուծվող նյութերի զտման համար սառեցման ժամանակ օգտագործվում է վակուում։ Փոքր քանակությամբ նստվածքի դեպքում ձագարը և լուծույթը նախապես սառեցվում են սառնարանում։ Այլ դեպքերում, Buchner ձագարը կառուցված է կտրված հատակով շշի մեջ, որը լցնում է վերջինս սառույցով կամ սառեցնող խառնուրդով:

Իներտ գազի մթնոլորտում զտելիս նկ. 125.

Անալիտիկ աերոզոլային զտիչներ AFA

AFA ֆիլտրերը օգտագործվում են օդում կամ այլ գազերում պարունակվող աերոզոլները ուսումնասիրելու և վերահսկելու համար: AFA ֆիլտրերը բաղկացած են ֆիլտրի տարրից՝ առանձին կամ սոսնձված աջակցության օղակին և պաշտպանիչ թղթե օղակներից՝ ելուստներով:

Որպես ֆիլտրի տարր օգտագործվում է գերբարակ պոլիմերային մանրաթելերից (ցելյուլոզացետատ, պերքլորովինիլ, պոլիստիրոլ) պատրաստված FP (Petryanov filter) ֆիլտրի նյութը։ Ֆիլտրի կլոր հատվածի աշխատանքային մակերեսը 3, 10, 20 և 160 սմ2:

ցենտրիֆուգացիա

Ցենտրիֆուգացումը տարասեռ համակարգերի (հեղուկ - հեղուկ, հեղուկ - պինդ մասնիկներ) տարանջատման մեթոդներից մեկն է. ռոտորներում՝ կենտրոնախույս ուժերի ազդեցության տակ։ Ցենտրիֆուգացումը ձեռնտու է օգտագործել, եթե ֆիլտրացված նյութերը խցանում են ֆիլտրի ծակոտիները, փչանում են ֆիլտրի նյութի հետ շփվելիս կամ մանր ցրված են:

Ցենտրիֆուգումն իրականացվում է հատուկ ապարատում, որը կոչվում է ցենտրիֆուգներ: Ցենտրիֆուգի հիմնական մասը մեծ արագությամբ պտտվող ռոտոր է:

Ցենտրիֆուգների տեսակները բազմաթիվ են. դրանք ենթաբաժանվում են հիմնականում ըստ տարանջատման գործոնի չափի: Այն հավասար է ցենտրիֆուգում զարգացած կենտրոնախույս դաշտի արագացման և ձգողության արագացման հարաբերությանը։ Տարանջատման գործակիցը չափազուրկ մեծություն է: Ցենտրիֆուգի բաժանարար ազդեցությունը մեծանում է բաժանարար գործոնի համամասնությամբ:

Ներքին արդյունաբերության կողմից արտադրվող էլեկտրական ցենտրիֆուգների բաժանման գործակիցը տատանվում է 1600-ից մինչև 300000, իսկ ռոտորի արագությունը տատանվում է 1000-ից մինչև 50000 պտ/րոպում:

Ցենտրիֆուգներում տարասեռ համակարգերը բաժանվում են կա՛մ նստվածքի, կա՛մ ֆիլտրման միջոցով: Կախված դրանից, ցենտրիֆուգները գալիս են ամուր ռոտորով կամ ծակոտած, ծածկված ֆիլտրի նյութով:

Նստեցման ցենտրիֆուգումն իրականացվում է կասեցված պինդ նյութեր պարունակող հեղուկը պարզելու կամ պինդ փուլը նստեցնելու համար։ Այն բաղկացած է պինդ փուլի նստվածքից, նստվածքի խտացումից և վերին նյութի արտազատումից։

Լաբորատոր պրակտիկայում օգտագործվում են տարբեր տեսակի ցենտրիֆուգներ՝ ձեռքով կամ էլեկտրական շարժիչով, աշխատասեղանով (շարժական), շարժական և ստացիոնար։ Ըստ տարանջատման գործակցի չափի՝ ցենտրիֆուգները բաժանվում են սովորական (3500-ից պակաս տարանջատման գործակցով), սուպերցենտրիֆուգների և ուլտրացենտրիֆուգների (առնվազն 3500 տարանջատման գործակիցով)։ Սովորական ցենտրիֆուգները հիմնականում օգտագործվում են տարբեր կոնցենտրացիաների ցածր ցրվածության (10-50 մկմ-ից ավելի) կախոցները բաժանելու համար։ Սուպերցենտրիֆուգները հիմնականում օգտագործվում են էմուլսիաների և նուրբ կախոցների (չափը 10 մկմ-ից պակաս) առանձնացնելու համար։ Բարձր ցրված համակարգերի և մակրոմոլեկուլային միացությունների տարանջատման և ուսումնասիրման համար տարածված են 100000-ից ավելի տարանջատման գործակցով անալիտիկ և նախապատրաստական ​​ուլտրակենտրոնացումներ: Անալիտիկ ցենտրիֆուգները օգտագործվում են մակրոմոլեկուլային միացությունների մոլեկուլային քաշը և պոլիմերացման աստիճանը որոշելու համար, նախապատրաստական ​​ցենտրիֆուգները: մեկուսացնել նյութերը լուծույթներից, որոնք սովորաբար գտնվում են կոլոիդային վիճակում կամ անբաժանելի կախույթների տեսքով (սպիտակուցներ, նուկլեինաթթուներ, պոլիսախարիդներ):

Ուլտրակենտրոնացման ռոտորը, որպես կանոն, պտտվում է վակուումային խցիկում սառեցման ժամանակ (սառնարանային ցենտրիֆուգներ), ռոտորի պտտման արագությունն ու ժամանակը, ինչպես նաև ցենտրիֆուգման ջերմաստիճանային ռեժիմը վերահսկվում են էլեկտրոնային սարքերով:

Մշակված լուծույթը տեղադրվում է հատուկ անոթի մեջ, որն այնուհետ մեծ արագությամբ պտտվում է ցենտրիֆուգի ռոտորի վրա։ Այս դեպքում, կենտրոնախույս ուժի ազդեցության տակ գտնվող խառնուրդի բաղադրիչները շերտերով բաշխվում են տարբեր խորություններում (մասնիկների զանգվածին համապատասխան); ամենածանր մասնիկները սեղմվում են նավի հատակին:

Փորձանոթով փոքր չափի շարժական ցենտրիֆուգներ ձեռքով կամ էլեկտրական շարժիչով օգտագործելիս կախոցը տեղադրվում է ապակե կամ պլաստմասե փորձանոթներում, որոնք պտտվում են հիմնական առանցքի շուրջը` կախվելով կոճղերի վրա: Խողովակային ցենտրիֆուգները փոքր քանակությամբ նյութի պարբերական բաժանման համար կարող են լինել երկու տեսակի. Ոմանց մոտ խողովակները պահվում են ռոտորի վրա պտույտներով և պտտման ընթացքում հորիզոնական դիրք են գրավում, մյուսներում դրանք խստորեն ամրացվում են որոշակի անկյան տակ պտտման առանցքի նկատմամբ (անկյունային ռոտորներ):

Նկ. 126-ը ցույց է տալիս խողովակների դիրքը ցենտրիֆուգացման ժամանակ անկյունային ռոտորում և տատանվող ապակիներով ռոտորում:

Ցենտրիֆուգը դադարեցնելուց հետո թափանցիկ հեղուկ փուլը (ցենտրիֆուգը) ցամաքեցնում կամ վերցնում են պիպետտով։ Նստվածքը լվանում և կրկին ցենտրիֆուգվում է: Եթե ​​փորձանոթից անհրաժեշտ է հանել նստվածքի առավելագույն քանակությունը, ապա ցենտրիֆուգը դեն նետվում է, իսկ նստվածքը չորանում է վակուումային չորացուցիչում՝ առանց ցենտրիֆուգային ապակե խողովակից հանելու:

Փորձանոթային ցենտրիֆուգներ օգտագործելիս հաստ պատերով ապակուց կամ սինթետիկ նյութից պատրաստված փորձանոթները տեղադրվում են պաշտպանիչ մետաղական բաժակների մեջ: Ապակե փորձանոթների հատակը պաշտպանված է ռետինե միջադիրներով: Ապակե փորձանոթները կարող են լցվել ծավալի մինչև կեսը, իսկ ռոտորի բարձր արագությամբ (5000 պտ/րոպ) սինթետիկ նյութերից պատրաստված փորձանոթները պետք է լցվեն գրեթե մինչև վերև, որպեսզի կենտրոնախույս ուժի ազդեցության տակ չդեֆորմացվեն: Աշխատանքի անվտանգությունն ապահովելու համար անհրաժեշտ է շատ ճշգրիտ հավասարակշռել խողովակները ցենտրիֆուգված կախոցի հետ։ Բարձր արագությունների ժամանակ անհավասարակշռությունը կարող է վնասել ռոտորին: Հաշվի առնելով, որ ցնդող լուծիչները կարող են գոլորշիանալ ցենտրիֆուգման ժամանակ, ավելի լավ է խողովակները փակել խցաններով:

Լաբորատոր փորձանոթային ցենտրիֆուգների ռոտորները, բացառությամբ մեխանիկական ցենտրիֆուգների, տեղադրվում են պաշտպանիչ մետաղական ծածկոցների (կափարիչների) մեջ, որպեսզի աշխատողների համար վտանգ չլինի, եթե ապակյա փորձանոթը կախիչներից ընկնի:

Անհրաժեշտ է խստորեն հետևել այս ցենտրիֆուգի համար արտադրողի ցուցումներում տրված հրահանգներին, մի գերազանցեք հրահանգներում նշված ռոտորի արագությունը: Ցենտրիֆուգը կարող է գործարկվել միայն փակ փակած անվտանգության կափարիչով. Կափարիչը կարող է բացվել միայն այն բանից հետո, երբ ցենտրիֆուգը լիովին կանգ է առել:

Ձեռքով ցենտրիֆուգ RTs-4.Այս ցենտրիֆուգը նախատեսված է տարբեր խտության հեղուկներ առանձնացնելու կամ կախված կամ խառնված մասնիկները հեղուկներից առանձնացնելու համար: Ցենտրիֆուգի հիմնական մասերը՝ թուջե կորպուս, որի ներսում տեղադրված են շարժակներ (որդնաձիգ), փորձանոթի պահարան, բռնակ և սեղմակ։ Փորձանոթի կրիչի կախովի կախոցների վրա կա կարբոլիտից պատրաստված չորս թեւ: Տարբեր խտությամբ հեղուկներն ու պինդ մասնիկները պտտման ընթացքում բաշխվում են փորձանոթի տարբեր վայրերում։ Տարանջատումը կարող է իրականացվել միաժամանակ չորս փորձանոթներում: Բռնակի մեկ պտույտի համար խողովակի ամրակը կատարում է ութ պտույտ: Գործարկման համար ցենտրիֆուգը ամրացվում է լաբորատոր սեղանի կափարիչի կամ հատուկ տակդիրի վրա սեղմակով:

Լաբորատոր սեղանադիր ցենտրիֆուգ TsLN-2.Ցենտրիֆուգը TsLN-2 աշխատում է RU 6x10 անկյունային տիպի ռոտորով։ Ցենտրիֆուգվող նյութի առավելագույն ծավալը 60 սմ3 է։ Ռոտոր արագությունը 3000-8000 rpm; անջատիչով կարգավորվող պտտման հաճախականության միջակայքը հավասար է 1000 պտույտի։ Տարանջատման գործակիցը հասնում է 5500-ի, ռոտորի արագացման ժամանակը մինչև առավելագույն արագությունը 10 րոպե է; արգելակման ժամանակը ոչ ավելի, քան 8 րոպե: Շարունակական աշխատանքի ժամանակը 60 րոպե; նվազագույն պարտադիր ընդմիջումը 15 րոպե է։ Ցենտրիֆուգի աշխատանքային խցիկը փակվում է կափարիչով ինքնափակվող սարքով։ Ցենտրիֆուգի քաշը 8 կգ:

Ցենտրիֆուգ TsLN-2-ով աշխատելիս արգելվում է՝ աշխատել առանց հիմնավորման; բարձրացնել ռոտացիոն արագությունը 8000 rpm-ից բարձր; աշխատել ռոտորի և ցենտրիֆուգի բաց կափարիչներով; աշխատել ապակե փորձարկման խողովակների հետ 4000 rpm-ից ավելի ռոտորի արագությամբ; ցենտրիֆուգված նյութով լցված խողովակների տեղադրումը տրամագծորեն հակառակ չէ:

Ցենտրիֆուգված նյութով լցված տրամագծորեն տեղակայված փորձանոթների զանգվածի տարբերությունը չպետք է գերազանցի 0,5 գ-ը: Պոլիմերային նյութերից պատրաստված փորձանոթներում առանձնացված հեղուկի խտությունը չպետք է գերազանցի 2 գ/սմ3-ը, ապակե փորձանոթներում՝ 1,5-ից ոչ ավելի: գ/սմ3.

Անկյունային փոքր չափի ցենտրիֆուգ TsUM-1:Ցենտրիֆուգն ունի խաչաձև ռոտոր հեղուկների միաժամանակյա ցենտրիֆուգման համար չորս 25 մլ խողովակներում, չորս 10 մլ խողովակներում և ութ 5 մլ խողովակներում: Ռոտորի արագությունը կարգավորվում է 2000-ից մինչև 8000 պտույտ/րոպե քայլերով: Տարանջատման գործակիցը հասնում է 6000-ի, ռոտորի արագացման ժամանակը 8-10 րոպե է։ Ցենտրիֆուգը հագեցած է էլեկտրական ժամացույցով, որը հնարավորություն է տալիս ցենտրիֆուգման ժամանակը սահմանել 0-ից մինչև 60 րոպե, որին հաջորդում է ավտոմատ արգելակումը։ Ցենտրիֆուգի քաշը 16 կգ:

Ցենտրիֆուգացման մեթոդը հիմնված է ցենտրիֆուգի կողմից ստեղծված կենտրոնախույս դաշտում մասնիկների տարբեր վարքագծի վրա: Ցենտրիֆուգային անոթի նմուշը տեղադրվում է ցենտրիֆուգային շարժիչով շարժվող ռոտորի մեջ: Մասնիկների խառնուրդն առանձնացնելու համար պետք է ընտրել մի շարք պայմաններ, ինչպիսիք են պտտման արագությունը, ցենտրիֆուգման ժամանակը և ռոտորի շառավիղը: Գնդաձև մասնիկների նստվածքի (նստվածքի) արագությունը կախված է ոչ միայն արագացումից, այլև մասնիկների շառավղից և խտությունից, ինչպես նաև այն միջավայրի մածուցիկությունից, որում տեղադրվում է նմուշը։

Ցենտրիֆուգացումը կարելի է բաժանել երկու տեսակի՝ նախապատրաստական ​​և վերլուծական։ Նախապատրաստական ​​ցենտրիֆուգումն օգտագործվում է այն դեպքում, երբ անհրաժեշտ է նմուշի մի մասը մեկուսացնել հետագա վերլուծության համար: Այս մեթոդը օգտագործվում է բջիջները կասեցումից, կենսաբանական մակրոմոլեկուլներից և այլն մեկուսացնելու համար։

Անալիտիկ ցենտրիֆուգումն օգտագործվում է կենտրոնախույս դաշտում կենսաբանական մակրոմոլեկուլների վարքագիծը ուսումնասիրելու համար։ Այս մեթոդը հնարավորություն է տալիս տվյալներ ստանալ համեմատաբար փոքր նմուշի ծավալներում առկա մոլեկուլների զանգվածի, ձևի և չափերի վերաբերյալ: Նախապատրաստական ​​ցենտրիֆուգացումը ամենօրյա լաբորատոր պրակտիկայում ամենից հաճախ կիրառվող տեխնիկան է:

Նախապատրաստական ​​լաբորատոր ցենտրիֆուգներն իրենց հերթին ըստ նշանակության բաժանվում են խմբերի` նախապատրաստական ​​ուլտրացենտրիֆուգներ, ընդհանուր նշանակության ցենտրիֆուգներ և գերարագ ցենտրիֆուգներ։ Ընդհանուր նշանակության ցենտրիֆուգներն ունեն ամենամեծ գործնական կիրառումը բժշկական լաբորատորիաներում՝ մինչև 6000 պտ/րոպե առավելագույն արագությամբ: Այս տեսակի սարքերի հիմնական առանձնահատկությունը նրանց համեմատաբար մեծ տարողությունն է` մինչև 6 լիտր, ինչը թույլ է տալիս օգտագործել ոչ միայն ցենտրիֆուգային խողովակներ մինչև 100 մլ, այլ նաև մինչև 1,25 լիտր տարողություն ցենտրիֆուգման համար: Բոլոր ընդհանուր նշանակության ցենտրիֆուգներում ռոտորները կոշտ ամրացված են շարժիչի լիսեռի վրա, ուստի ցենտրիֆուգված տարաները պետք է բավականին ճշգրիտ հավասարակշռված լինեն: Ջարդումից խուսափելու համար ռոտորում չպետք է բեռնել կենտ թվով փորձանոթներ, թերի բեռնման դեպքում տարան պետք է տեղադրել միմյանց դեմ:

Բարձր արագությամբ ցենտրիֆուգներն ունեն 25 հազար պտ/րոպ առավելագույն արագություն և մինչև 89 հազար գ արագացում։ Ռոտորը և ցենտրիֆուգված նմուշները պարունակող խցիկը հագեցած է հովացման համակարգով, որը կանխում է շփումից առաջացող ջերմությունը, երբ ռոտորը պտտվում է բարձր արագությամբ: Սովորաբար, այս ցենտրիֆուգները կարող են կարգավորել մինչև 1,5 լիտր ծավալներ և հագեցած են անկյունային կամ փոխարինվող ամանի ռոտորներով:

Նախապատրաստական ​​ուլտրացենտրիֆուգները արագանում են մինչև 75000 պտ/րոպ և ունեն առավելագույն կենտրոնախույս արագացում 510 հազար գ։ Նրանք հագեցած են սառնարանային և վակուումային ագրեգատներով՝ օդային շփումից ռոտորի գերտաքացումը կանխելու համար: Այս ցենտրիֆուգների ռոտորները պատրաստված են բարձր ամրության տիտանի կամ ալյումինի համաձուլվածքներից: Ուլտրացենտրիֆուգների լիսեռը, ի տարբերություն արագընթաց և նախապատրաստական, ճկուն է, որպեսզի նվազեցնի թրթռումը, երբ ռոտորը հավասարակշռությունից դուրս է: Ռոտորի հզորությունները պետք է ուշադիր հավասարակշռված լինեն գրամի տասներորդական չափով:

2.5.1 Գրադիենտների բնույթը

Լուծումների խտության գրադիենտներ ստեղծելու համար առավել հաճախ օգտագործվում են սախարոզայի լուծույթները, երբեմն ֆիքսված pH-ով։ Որոշ դեպքերում լավ տարանջատում է ստացվում՝ սովորական ջրի փոխարեն D 2 0 օգտագործելով: 2.1-ում ներկայացված են սախարոզայի որոշ լուծույթների հատկությունները:

Գրադիենտի ընտրությունը թելադրված է մասնատման հատուկ առաջադրանքներով: Օրինակ, ֆիկոլը, որը արտադրվում է Pharmacia Fine Chemicals-ի կողմից, կարող է փոխարինել սախարոզային այն դեպքերում, երբ անհրաժեշտ է ստեղծել բարձր խտությամբ և ցածր օսմոտիկ ճնշմամբ գրադիենտներ: Ֆիկոլի մյուս առավելությունն այն է, որ այն չի անցնում բջջային թաղանթներով: Ծանր մետաղների աղերը, ինչպիսիք են ռուբիդիումը և ցեզիումը, օգտագործվում են ավելի բարձր խտության գրադիենտներ ստեղծելու համար, սակայն, CsCl-ի քայքայիչ ազդեցության պատճառով, այդպիսի գրադիենտները օգտագործվում են միայն դիմացկուն մետաղներից, օրինակ՝ տիտանի, ռոտորներում:

2.5.2 Քայլի խտության գրադիենտ տեխնիկա

Խտության գրադիենտ ստեղծելու համար մի քանի լուծումներ՝ հաջորդաբար նվազող խտությամբ, զգուշորեն ներմուծվում են ցենտրիֆուգային խողովակի մեջ՝ օգտագործելով pipette: Այնուհետև ամենավերին շերտի վրա, որն ունի ամենացածր խտությունը, նմուշը շերտավորվում է նեղ գոտու տեսքով, որից հետո խողովակը ցենտրիֆուգվում է։ Հարթ գծային գրադիենտներ կարելի է ձեռք բերել լուծույթի երկարատև կանգառի ժամանակ աստիճանաբար հարթեցնելով գրադիենտները: Գործընթացը կարելի է արագացնել խողովակի պարունակությունը մետաղալարով նրբորեն խառնելով կամ խողովակը նրբորեն թափահարելով:

2.5.3 Հարթ խտության գրադիենտ ստեղծելու տեխնիկա

Շատ դեպքերում սահուն խտության գրադիենտ ստեղծելու համար օգտագործվում է հատուկ սարք: Այն բաղկացած է խստորեն սահմանված նույն տրամագծով երկու գլանաձև անոթներից, որոնք ներքևում միմյանց հետ շփվում են հսկիչ փականով ապակե խողովակով, որը թույլ է տալիս հարմարեցնել այն համամասնությունները, որոնցում խառնվում է երկու անոթների պարունակությունը: Դրանցից մեկը հագեցած է խառնիչով և ունի ելք, որով լուծումը հոսում է ցենտրիֆուգային խողովակների մեջ: Ավելի խիտ լուծում է տեղադրվում խառնիչի մեջ; երկրորդ մխոցը լցված է ավելի ցածր խտության լուծույթով: Երկու բալոններում լուծույթների սյունակի բարձրությունը դրված է այնպես, որ դրանցում հիդրոստատիկ ճնշումը նույնն է։ Ավելի խիտ լուծույթը խառնիչից աստիճանաբար թափվում է ցենտրիֆուգային խողովակների մեջ և միաժամանակ փոխարինվում է ավելի ցածր խտության լուծույթի հավասար ծավալով, որը խառնիչ է մտնում երկրորդ գլանից կառավարման փականի միջոցով: Հարիչի մեջ լուծույթի միատարրությունն ապահովվում է լուծույթը հարիչով անընդհատ խառնելով։ Քանի որ լուծումը թափվում է ցենտրիֆուգային խողովակների մեջ, դրա խտությունը նվազում է և խողովակներում ստեղծվում է գծային խտության գրադիենտ: Ոչ գծային գրադիենտներ կարելի է ստեղծել՝ օգտագործելով անհավասար տրամագծով երկու բալոններից բաղկացած համակարգ։

Տարբեր թեքության խտության գրադիենտներ ձևավորելու համար օգտագործվում է երկու մեխանիկորեն կառավարվող ներարկիչների համակարգ, որոնք լցված են անհավասար խտության լուծույթներով։ Մխոցների հարաբերական արագությունը փոխելով կարող են ստեղծվել տարբեր գրադիենտներ։

2.5.4 Գրադիենտների հանում ցենտրիֆուգային խողովակներից

Ցենտրիֆուգացիայի ավարտից և մասնիկները բաժանվելուց հետո ձևավորված գոտիները պետք է հեռացվեն: Դա արվում է մի քանի եղանակներով, առավել հաճախ՝ տեղահանման մեթոդով: Հիմքում ծակվում է ցենտրիֆուգային խողովակ և դրա ստորին մասում դանդաղորեն ներմուծվում է շատ խիտ միջավայր, օրինակ՝ 60-70% սախարոզայի լուծույթ։ Վերին լուծույթը տեղահանվում է և ֆրակցիաները հավաքվում են ներարկիչի, պիպետտի կամ հատուկ սարքի միջոցով, որը միացված է խողովակի միջոցով ֆրակցիոն կոլեկտորին: Եթե ​​խողովակները պատրաստված են ցելյուլոիդից կամ նիտրոցելյուլոզից, ապա ֆրակցիաները արդյունահանվում են խողովակը հատուկ շեղբերով կտրելու միջոցով: Դա անելու համար ցենտրիֆուգային խողովակը, որը ամրացված է կանգառում, կտրվում է անմիջապես ցանկալի գոտու տակ, և ֆրակցիան ծծվում է ներարկիչով կամ պիպետտով: Կտրող սարքի համապատասխան դիզայնի դեպքում լուծման կորուստը նվազագույն կլինի: Ֆրակցիաների հավաքումն իրականացվում է նաև փորձանոթի հիմքը բարակ խոռոչ ասեղով ծակելով։ Խողովակից ասեղով հոսող կաթիլները հավաքվում են ֆրակցիոն կոլեկցիոներում՝ հետագա վերլուծության համար:

2.5.5 Նախապատրաստական ​​ցենտրիֆուգները և դրանց կիրառությունները

Նախապատրաստական ​​ցենտրիֆուգները կարելի է դասակարգել երեք հիմնական խմբի՝ ընդհանուր նշանակության ցենտրիֆուգներ, գերարագ ցենտրիֆուգներ և նախապատրաստական ​​ուլտրաֆուգիչներ։ Ընդհանուր նշանակության ցենտրիֆուգներ տալ առավելագույն արագություն 6000 rpm -1 և OCU մինչև 6000 է . Նրանք միմյանցից տարբերվում են միայն հզորությամբ և ունեն մի շարք փոխարինելի ռոտորներ՝ անկյունային և կախովի ակնոցներով։ Այս տեսակի ցենտրիֆուգների առանձնահատկություններից է նրանց մեծ հզորությունը՝ 4-ից 6 դմ 3, ինչը թույլ է տալիս բեռնել ոչ միայն 10,50 և 100 սմ3 ցենտրիֆուգային խողովակներով, այլև մինչև 1,25 տարողությամբ անոթներով։ դմ 3. Այս տեսակի բոլոր ցենտրիֆուգներում ռոտորները կոշտ ամրացված են շարժիչի լիսեռի վրա, և ցենտրիֆուգային խողովակները, դրանց պարունակության հետ միասին, պետք է ուշադիր հավասարակշռված լինեն և քաշով տարբերվեն ոչ ավելի, քան 0,25 գ-ով: այլ՝ այդպիսով ապահովելով փորձանոթների հավասարաչափ բաշխում ռոտորի պտտման առանցքի նկատմամբ:

Բարձր արագությամբ ցենտրիֆուգներ տալ առավելագույն արագություն 25,000 rpm -1 և OCU մինչև 89,000 գ: Ռոտորային խցիկը հագեցած է հովացման համակարգով, որը կանխում է տաքացումը, որը տեղի է ունենում ռոտորի պտտման ընթացքում շփման պատճառով: Որպես կանոն, արագընթաց ցենտրիֆուգները ունեն 1,5 դմ 3 տարողություն և հագեցված են փոխարինելի ռոտորներով՝ թե՛ անկյունային, թե՛ կախովի ապակիներով։

Նախապատրաստական ​​ultracentrifuges տալ առավելագույն արագություն մինչև 75000 rpm -1 և առավելագույն կենտրոնախույս արագացում 510000 է . Դրանք հագեցած են ինչպես սառնարանով, այնպես էլ վակուումային միավորով՝ օդի հետ շփման պատճառով ռոտորի գերտաքացումը կանխելու համար: Նման ցենտրիֆուգների ռոտորները պատրաստված են բարձր ամրության ալյումինից կամ տիտանի համաձուլվածքներից։ Հիմնականում օգտագործվում են ալյումինե համաձուլվածքի ռոտորներ, սակայն այն դեպքերում, երբ հատկապես բարձր արագություններ են պահանջվում, օգտագործվում են տիտանի ռոտորներ: Ցենտրիֆուգային խողովակների անհավասար լցման պատճառով ռոտորի անհավասարակշռության հետևանքով առաջացող թրթռումները նվազեցնելու համար ուլտրացենտրիֆուգներն ունեն ճկուն լիսեռ: Ցենտրիֆուգային խողովակները և դրանց պարունակությունը պետք է մանրակրկիտ հավասարակշռված լինեն մինչև 0,1 գ: Նմանատիպ պահանջներ պետք է պահպանվեն ընդհանուր նպատակների համար ցենտրիֆուգների ռոտորները բեռնելիս:

2.6 Ռոտորների ձևավորում

2.6.1 Անկյունային ռոտորներ և կախովի դույլերով ռոտորներ

Նախապատրաստական ​​ցենտրիֆուգների ռոտորները սովորաբար լինում են երկու տեսակի՝ անկյունային և կախովի դույլեր։ Դրանք կոչվում են անկյունային, քանի որ դրանցում տեղադրված ցենտրիֆուգային խողովակները միշտ գտնվում են որոշակի անկյան տակ պտտման առանցքի նկատմամբ։ Կախովի ապակիներով ռոտորներում փորձարկման խողովակները տեղադրվում են ուղղահայաց, և երբ պտտվում են ստացված կենտրոնախույս ուժի ազդեցության տակ, դրանք տեղափոխվում են հորիզոնական դիրք; պտտման առանցքի նկատմամբ թեքության անկյունը 90° է։

Անկյունային ռոտորներում մասնիկների անցած հեռավորությունը փորձանոթի համապատասխան պատին շատ փոքր է, և, հետևաբար, նստվածքը տեղի է ունենում համեմատաբար արագ: Փորձանոթի պատերին բախվելուց հետո մասնիկները սահում են ներքեւ եւ ներքեւում նստվածք են կազմում: Ցենտրիֆուգացման ժամանակ առաջանում են կոնվեկցիոն հոսքեր, որոնք մեծապես բարդացնում են նստվածքային նմանատիպ հատկություններով մասնիկների բաժանումը։ Այնուամենայնիվ, նմանատիպ դիզայնի ռոտորները հաջողությամբ օգտագործվում են մասնիկները առանձնացնելու համար, որոնց նստվածքի արագությունը բավականին շատ է տարբերվում:

Կախովի գավաթներով ռոտորներում նկատվում են նաև կոնվեկցիոն երեւույթներ, բայց դրանք այնքան էլ արտահայտված չեն։ Կոնվեկցիան արդյունք է այն բանի, որ կենտրոնախույս արագացման ազդեցության տակ մասնիկները նստում են պտտման առանցքին ոչ խիստ ուղղահայաց ուղղությամբ, և, հետևաբար, ինչպես անկյունային ռոտորներում, հարվածում են փորձանոթի պատերին և սահում դեպի հատակը.

Կոնվեկցիայի և պտտվող ազդեցություններից կարելի է որոշ չափով խուսափել՝ օգտագործելով սեկտորային խողովակներ կախովի գավաթների ռոտորներում և կարգավորելով ռոտորի արագությունը. վերը թվարկված, խտության գրադիենտում ցենտրիֆուգման մեթոդը նույնպես զրկված է թերություններից:

2.6.2 Շարունակական ռոտորներ

Շարունակական ռոտորները նախատեսված են մեծ ծավալի կախոցներից համեմատաբար փոքր քանակությամբ պինդ նյութի բարձր արագությամբ մասնատման համար, օրինակ՝ սննդարար միջավայրից բջիջները մեկուսացնելու համար: Ցենտրիֆուգացման ընթացքում ռոտորին անընդհատ ավելացվում է մասնիկների կասեցում. Ռոտորի հզորությունը կախված է նստվածքային պատրաստուկի բնույթից և տատանվում է 100 սմ 3-ից մինչև 1 դմ 3 1 րոպեում: Ռոտորի առանձնահատկությունն այն է, որ այն հատուկ դիզայնի մեկուսացված խցիկ է. դրա պարունակությունը չի շփվում արտաքին միջավայրի հետ և, հետևաբար, չի աղտոտվում կամ ցողվում:

2.6.3 Զոնալ կամ Անդերսոնի ռոտորներ

Զոնալ ռոտորները պատրաստված են ալյումինի կամ տիտանի համաձուլվածքներից, որոնք ունակ են դիմակայել կենտրոնախույս արագացումներին։ Սովորաբար նրանք ունեն գլանաձեւ խոռոչ, փակված շարժական ծածկով։ Խոռոչի ներսում՝ պտտման առանցքի վրա, կա առանցքային խողովակ, որի վրա դրված է շեղբերով վարդակ՝ ռոտորի խոռոչը բաժանելով չորս հատվածի։ Շեղբերները կամ շեղբերն ունեն շառավղային ալիքներ, որոնց միջոցով գրադիենտ է ներարկվում առանցքային խողովակից դեպի ռոտորի ծայրամաս: Շեղբերների այս դիզայնի շնորհիվ կոնվեկցիան նվազեցվում է նվազագույնի:

Ռոտորի լիցքավորումն իրականացվում է նրա պտտման ժամանակ մոտ 3000 պտ/րոպե արագությամբ -1: Նախապես ստեղծված գրադիենտը մղվում է ռոտորի մեջ՝ սկսած ամենացածր խտության շերտից, որը հավասարաչափ բաշխված է ռոտորի ծայրամասի երկայնքով և կենտրոնախույս ուժի պատճառով պահվում է պտտման առանցքին ուղղահայաց արտաքին պատի վրա։ . Ավելի բարձր խտության գրադիենտ շերտերի հետագա ավելացումով շարունակական տեղաշարժ է տեղի ունենում դեպի ավելի քիչ խիտ շերտերի կենտրոն: Այն բանից հետո, երբ ամբողջ գրադիենտը մղվում է ռոտոր, այն ամբողջ ծավալով լցվում է «բարձ» կոչվող լուծույթով, որի խտությունը նույնն է կամ մի փոքր գերազանցում է նախապես ձևավորված գրադիենտի ամենաբարձր խտությունը:

Այնուհետև առանցքային խողովակի միջոցով փորձանմուշը շերտավորվում է , որը խողովակից տեղափոխվում է ռոտորի ծավալի մեջ՝ օգտագործելով ավելի ցածր խտության լուծույթ, մինչդեռ «բարձի» նույն ծավալը հանվում է ծայրամասից։ Այս բոլոր պրոցեդուրաներից հետո ռոտորի պտտման արագությունը հասցվում է աշխատանքային արագության, և պահանջվող ժամանակահատվածում կատարվում է կա՛մ զոնա-արագության, կա՛մ զոնալ-իզոպիկնիկ կոտորակում: . Կոտորակների արդյունահանումն իրականացվում է ռոտորի արագությամբ 3000 rpm -1: Ռոտորի պարունակությունը տեղահանվում է ծայրամասից «բարձ» ավելացնելով, առաջին հերթին տեղահանվում են ավելի քիչ խիտ շերտեր. . Անդերսոնի ռոտորի առանցքային ալիքի հատուկ նախագծման շնորհիվ դրանց տեղաշարժի ժամանակ գոտիների խառնում չի լինում։ Ելքային գրադիենտն անցնում է ձայնագրող սարքի միջով, օրինակ՝ սպեկտրոֆոտոմետրի բջիջով, որի միջոցով սպիտակուցի պարունակությունը կարելի է որոշել կլանման միջոցով 280 նմ կամ ռադիոակտիվության հատուկ դետեկտորի միջոցով, որից հետո ֆրակցիաները հավաքվում են։

Միջին արագությամբ օգտագործվող գոտիական ռոտորների հզորությունը տատանվում է 650-ից մինչև 1600 սմ 3, ինչը հնարավորություն է տալիս բավականին մեծ քանակությամբ նյութ ստանալ: Զոնալ ռոտորները օգտագործվում են տարբեր պատրաստուկներից սպիտակուցային աղտոտիչները հեռացնելու և միտոքոնդրիաները, լիզոսոմները, պոլիսոմները և սպիտակուցները մեկուսացնելու և մաքրելու համար:

2.6.4 Ենթաբջջային ֆրակցիաների վերլուծություն

Ենթաբջջային մասնիկների պատրաստման հատկությունները, որոնք ստացվում են ֆրակցիոնացման արդյունքում, կարող են վերագրվել հենց մասնիկների հատկություններին միայն այն դեպքում, եթե պատրաստուկը չի պարունակում կեղտեր: Ուստի միշտ անհրաժեշտ է գնահատել ստացված պատրաստուկների մաքրությունը։ Համասեռացման արդյունավետությունը և պատրաստուկի մեջ կեղտերի առկայությունը կարելի է որոշել մանրադիտակային հետազոտությամբ։ Այնուամենայնիվ, տեսանելի կեղտերի բացակայությունը դեռևս դեղամիջոցի մաքրության հուսալի ապացույց չէ: Ստացված պատրաստուկի մաքրությունը քանակականացնելու համար այն ենթարկվում է քիմիական անալիզի, որը թույլ է տալիս որոշել դրա մեջ սպիտակուցների կամ ԴՆԹ-ի պարունակությունը, հնարավորության դեպքում որոշել դրա ֆերմենտային ակտիվությունը և իմունոլոգիական հատկությունները:

Ֆրակցիոն հյուսվածքներում ֆերմենտների բաշխման վերլուծությունը հիմնված է երկու ընդհանուր սկզբունքների վրա. Դրանցից առաջինն այն է, որ տվյալ ենթաբջջային պոպուլյացիայի բոլոր մասնիկները պարունակում են ֆերմենտների նույն խումբը: Երկրորդը ենթադրում է, որ յուրաքանչյուր ֆերմենտ տեղայնացված է բջջի որոշակի տեղում: Եթե ​​այս դիրքը ճշմարիտ լիներ, ապա ֆերմենտները կարող էին մարկերներ գործել համապատասխան օրգանելների համար. օրինակ՝ ցիտոքրոմ օքսիդազը և մոնոամին օքսիդազը կծառայեին որպես միտոքոնդրիալ մարկերային ֆերմենտներ, թթվային հիդրոլազները՝ որպես լիզոսոմային մարկեր, կատալազը՝ որպես պերօքսիզոմային մարկեր և գլյուկոզա-6-։ ֆոսֆատազ - միկրոզոմային մեմբրանի մարկեր: Այնուամենայնիվ, պարզվեց, որ որոշ ֆերմենտներ, ինչպիսիք են մալատդեհիդրոգենազը, Ռ-գլյուկուրոնիդազը, NADP «H-cytochrome-c-reductase» տեղայնացված են մեկից ավելի ֆրակցիաներում: Հետևաբար, յուրաքանչյուր կոնկրետ դեպքում ենթաբջջային ֆրակցիաների ֆերմենտային մարկերների ընտրությանը պետք է մոտենալ մեծ խնամքով: Ավելին, մարկերային ֆերմենտի բացակայությանը: չի նշանակում համապատասխան Օրգանելների բացակայություն Հավանական է, որ ֆերմենտը կորչում է օրգանելների կողմից ֆրակցիոնացման ընթացքում, կամ այն ​​արգելակվում կամ ապաակտիվացվում է, ուստի յուրաքանչյուր ֆրակցիայի համար սովորաբար որոշվում է առնվազն երկու մարկերային ֆերմենտ:

Մաս	Ծավալը, սմ"	Ընդհանուր բուծում	Exnulation, 660 նմ	Ֆերմենտային ակտիվության միավորներ	Գործունեության ելքը կոտորակներով,%

2.7 Մաստակումը դիֆերենցիալ ցենտրիֆուգմամբ

2.7.1 Արդյունքների ներկայացում

Հյուսվածքների ֆրակցիոնացման արդյունքում ստացված արդյունքները առավել հարմար ներկայացված են գրաֆիկների տեսքով: Այսպիսով, հյուսվածքներում ֆերմենտների բաշխումն ուսումնասիրելիս տվյալները լավագույնս ներկայացվում են հիստոգրամների տեսքով, որոնք հնարավորություն են տալիս տեսողականորեն գնահատել փորձերի արդյունքները։

Նմուշում սպիտակուցի պարունակության ֆերմենտային ակտիվությունը որոշվում է ինչպես սկզբնական համասեռականում, այնպես էլ յուրաքանչյուր մեկուսացված ենթաբջջային ֆրակցիայում առանձին: Ընդհանուր ֆերմենտային ակտիվությունը և սպիտակուցի պարունակությունը ֆրակցիաներում չպետք է էականորեն տարբերվեն սկզբնական համասեռ նյութի համապատասխան արժեքներից:

Այնուհետև յուրաքանչյուր ֆրակցիայում ֆերմենտային ակտիվությունը և սպիտակուցի պարունակությունը հաշվարկվում է ընդհանուր եկամտաբերության տոկոսով, որի հիման վրա կազմվում է հիստոգրամ: Յուրաքանչյուր ֆրակցիայի մեջ սպիտակուցի հարաբերական քանակությունը հաջորդաբար գծագրվում է աբսցիսայի առանցքի երկայնքով՝ ըստ դրանց մեկուսացման, և յուրաքանչյուր ֆրակցիայի հարաբերական հատուկ ակտիվությունը գծագրվում է օրդինատների առանցքի երկայնքով: Այսպիսով, յուրաքանչյուր ֆրակցիայի ֆերմենտային ակտիվությունը որոշվում է սյուների տարածքից:

2.7.2 Անալիտիկ ուլտրակենտրոնացում

Ի տարբերություն նախապատրաստական ​​ցենտրիֆուգացիայի, որի նպատակը նյութերի առանձնացումն ու մաքրումն է, անալիտիկ ուլտրակենտրոնացումը հիմնականում օգտագործվում է կենսաբանական մակրոմոլեկուլների և այլ կառուցվածքների նստվածքային հատկությունները ուսումնասիրելու համար։ Հետևաբար, վերլուծական ցենտրիֆուգացման ժամանակ օգտագործվում են ռոտորներ և հատուկ դիզայնի ձայնագրման համակարգեր. դրանք թույլ են տալիս շարունակաբար վերահսկել նյութի նստվածքը: մեջկենտրոնախույս դաշտ.

Անալիտիկ ուլտրակենտրոնախցիկները կարող են զարգացնել մինչև 70,000 rpm -1 արագություն, մինչդեռ կենտրոնախույս արագացում առաջացնելով մինչև 500,000 է . Նրանց ռոտորը, որպես կանոն, ունի էլիպսոիդի ձև և պարանի միջոցով միացված է շարժիչին, ինչը հնարավորություն է տալիս փոփոխել ռոտորի պտտման արագությունը։ Ռոտորը պտտվում է սառնարանային սարքով հագեցած վակուումային խցիկում և ունի երկու բջիջ՝ վերլուծական և հավասարակշռող, որոնք տեղադրված են ցենտրիֆուգում խիստ ուղղահայաց՝ պտտման առանցքին զուգահեռ։ Հավասարակշռող բջիջը ծառայում է վերլուծական բջիջը հավասարակշռելու համար և մետաղական բլոկ է ճշգրիտ համակարգով: Ունի նաև պտտման առանցքից խիստ սահմանված հեռավորության վրա գտնվող երկու ցուցիչ անցք, որոնց օգնությամբ որոշվում են անալիտիկ խցում համապատասխան հեռավորությունները։ Վերլուծական բջիջը, որի տարողությունը սովորաբար 1 սմ 3 է, ունի հատվածային ձև: Երբ ճիշտ տեղադրվում է ռոտորում, չնայած ուղղահայաց լինելուն, այն աշխատում է նույն սկզբունքով, ինչ կասեցված դույլերով ռոտորը՝ ստեղծելով գրեթե իդեալական նստվածքային պայմաններ: Վերլուծական խցի ծայրերում կան քվարցային ապակիներով պատուհաններ։ Անալիտիկ ուլտրակենտրոնացման սարքերը հագեցած են օպտիկական համակարգերով, որոնք թույլ են տալիս վերահսկել մասնիկների նստվածքը ցենտրիֆուգման ողջ ժամանակահատվածում: Նախապես որոշված ​​ժամանակային ընդմիջումներով նստվածքային նյութը կարելի է լուսանկարել: Սպիտակուցների և ԴՆԹ-ի ֆրակցիոնացման ժամանակ նստվածքը վերահսկվում է ուլտրամանուշակագույն ճառագայթում կլանման միջոցով, իսկ այն դեպքերում, երբ ուսումնասիրված լուծույթներն ունեն բեկման տարբեր ինդեքսներ՝ օգտագործելով շլիերեն կամ Ռեյլի միջամտության համակարգ: Վերջին երկու մեթոդները հիմնված են այն փաստի վրա, որ երբ լույսն անցնում է թափանցիկ լուծույթով, որը բաղկացած է տարբեր խտություններ ունեցող գոտիներից, լույսը բեկվում է գոտու սահմանում։ Նստվածքի ժամանակ ծանր և թեթև մասնիկներով գոտիների միջև սահման է ձևավորվում, որը գործում է որպես բեկող ոսպնյակ; այս դեպքում որպես դետեկտոր օգտագործվող լուսանկարչական ափսեի վրա հայտնվում է գագաթ: Նստվածքի ընթացքում շարժվում է սահմանը, հետևաբար՝ գագաթը, որի արագությամբ կարելի է դատել նյութի նստվածքի արագությունը։ Ինտերֆերոմետրիկ համակարգերն ավելի զգայուն են, քան շլիերեն համակարգերը։ Անալիտիկ բջիջները միասեկտորային են, որոնք առավել հաճախ օգտագործվում են, և երկսեկտորային, որոնք օգտագործվում են լուծիչի և լուծվող նյութի համեմատական ​​ուսումնասիրության համար։

Կենսաբանության մեջ անալիտիկ ուլտրակենտրոնացումն օգտագործվում է մակրոմոլեկուլների մոլեկուլային կշիռները որոշելու, ստացված նմուշների մաքրությունը ստուգելու և մակրոմոլեկուլների կոնֆորմացիոն փոփոխություններն ուսումնասիրելու համար։

2.8 Անալիտիկ ուլտրակենտրոնացման կիրառում

2.8.1 Մոլեկուլային կշիռների որոշում

Մոլեկուլային քաշի որոշման երեք հիմնական մեթոդ կա անալիտիկ ուլտրակենտրոնացման միջոցով՝ նստվածքի արագության որոշում, նստվածքային հավասարակշռության մեթոդ և նստվածքային հավասարակշռության մոտավոր մեթոդ:

Մոլեկուլային քաշի որոշում նստվածքի արագությամբ.սա ամենատարածված մեթոդն է: Ցենտրիֆուգումն իրականացվում է մեծ արագություններով, որպեսզի մասնիկները, սկզբում հավասարաչափ բաշխված ամբողջ ծավալով, սկսեն շարժվել պտտման կենտրոնից շառավղով: Լուծողի՝ արդեն մասնիկներից զերծ տարածքի և դրա այն հատվածի միջև, որը պարունակում է դրանք, ձևավորվում է հստակ միջերես: Այս սահմանը շարժվում է ցենտրիֆուգացման ժամանակ, ինչը հնարավորություն է տալիս որոշել մասնիկների նստվածքի արագությունը վերը նշված մեթոդներից մեկի միջոցով՝ գրանցելով այս շարժումը լուսանկարչական ափսեի վրա։

Նստվածքի արագությունը որոշվում է հետևյալ հարաբերությամբ.

որտեղ X - պտտման առանցքից հեռավորությունը սմ-ով,

տ - ժամանակը s,

w-ն անկյունային արագությունն է rad-s -1,

ս - նստվածքի գործակից «մոլեկուլ.

Նստվածքի գործակիցը արագացման միավորի արագությունն է, այն չափվում է Սիդբերգի միավորներ ; 1 Swedberg միավորը հավասար է 10 _13 վ. s-ի թվային արժեքը կախված է մասնիկների մոլեկուլային քաշից և ձևից և տվյալ մոլեկուլին կամ վերմոլեկուլային կառուցվածքին բնորոշ արժեք է։ Օրինակ, լիզոզիմի նստվածքային գործակիցը 2,15 S է; կատալազն ունի նստվածքի գործակիցը 11,35S, բակտերիալ ռիբոսոմի ենթամիավորները՝ 30-ից 50S, իսկ էուկարիոտիկ ռիբոսոմների ենթամիավորները՝ 40-ից 60S։

որտեղ Մ մոլեկուլի մոլեկուլային քաշն է, Ռ գազի հաստատունն է, Տ - բացարձակ ջերմաստիճան, s - մոլեկուլի նստվածքային գործակից, Դ մոլեկուլի դիֆուզիայի գործակիցն է, v - մասնակի տեսակարար ծավալ, որը կարելի է համարել որպես լուծվող նյութի մեկ գրամ զբաղեցրած ծավալ, p՝ լուծիչի խտություն։

Նստվածքային հաշվեկշռի մեթոդ.Այս մեթոդով մոլեկուլային կշիռների որոշումն իրականացվում է ռոտորի համեմատաբար ցածր արագությամբ՝ 7000-8000 պտ/րոպե -1 կարգի, որպեսզի մեծ մոլեկուլային քաշ ունեցող մոլեկուլները չնստեն հատակին։ Ուլտրակենտրոնացումն իրականացվում է այնքան ժամանակ, մինչև մասնիկները հասնեն հավասարակշռության, որը հաստատվում է մի կողմից կենտրոնախույս ուժերի, մյուս կողմից՝ դիֆուզիոն ուժերի ազդեցությամբ, այսինքն՝ մինչև մասնիկները դադարեն շարժվել։ Այնուհետև, ըստ ստացված կոնցենտրացիայի գրադիենտի, նյութի մոլեկուլային քաշը հաշվարկվում է «ըստ բանաձևի.

որտեղ Ռ գազի հաստատունն է, Տ - բացարձակ ջերմաստիճան, o - անկյունային արագություն, p - լուծիչի խտություն, v - մասնակի հատուկ ծավալ, Հետ X և Հետ 2 լուծված նյութի կոնցենտրացիան հեռավորությունների վրա է Գ Գ իսկ r 2 պտտման առանցքից:

Այս մեթոդի թերությունն այն է, որ երկար ժամանակ է պահանջվում նստվածքային հավասարակշռության հասնելու համար՝ մի քանի օրից մինչև մի քանի շաբաթ ցենտրիֆուգի շարունակական աշխատանքով:

Նստվածքային հավասարակշռությանը մոտենալու մեթոդը մշակվել է նախորդ մեթոդի թերություններից ազատվելու համար, որոնք կապված են «հավասարակշռություն հաստատելու համար» պահանջվող ժամանակի մեծ ներդրման հետ: Օգտագործելով այս մեթոդը, մոլեկուլային կշիռները կարող են որոշվել, երբ ցենտրիֆուգված լուծումը գտնվում է հավասարակշռության մոտեցման վիճակ: Նախ, մակրոմոլեկուլները հավասարաչափ բաշխվում են անալիտիկ բջջի ողջ ծավալով, այնուհետև, երբ ցենտրիֆուգումը շարունակվում է, մոլեկուլները նստում են, և լուծույթի խտությունը մենիսկի շրջանում աստիճանաբար նվազում է: Խտության փոփոխությունը ուշադիր գրանցվում է, այնուհետև բարդ հաշվարկներով, որոնք ներառում են մեծ թվով փոփոխականներ, տվյալ միացության մոլեկուլային քաշը որոշվում է բանաձևերով.

որտեղ Ռ գազի հաստատունն է, Տ բացարձակ ջերմաստիճանն է, v - մասնակի հատուկ ծավալ, p - լուծիչի խտություն, dcldr - մակրոմոլեկուլի կոնցենտրացիայի գրադիենտ, g m և g d - հեռավորությունը մինչև meniscus և փորձանոթի հատակը, համապատասխանաբար, c m և s d - մակրոմոլեկուլների կոնցենտրացիան համապատասխանաբար meniscus-ում և փորձանոթի ստորին մասում, Մ մ և Մ Ռ - մոլեկուլային կշիռների արժեքներ, որոնք որոշվում են նյութի կոնցենտրացիայի բաշխմամբ համապատասխանաբար մենիսկի և փորձանոթի հատակի վրա:

2.8.2 Պատրաստուկների մաքրության գնահատում

Անալիտիկ ուլտրակենտրոնացումը լայնորեն օգտագործվում է ԴՆԹ-ի, վիրուսի և սպիտակուցի պատրաստուկների մաքրությունը գնահատելու համար: Պատրաստուկների մաքրությունը, անկասկած, շատ կարևոր է այն դեպքերում, երբ պահանջվում է ճշգրիտ որոշել մոլեկուլի մոլեկուլային քաշը: Շատ դեպքերում, պատրաստուկի միատարրությունը կարելի է դատել նստվածքի սահմանի բնույթով, օգտագործելով նստվածքի արագության մեթոդը. միատարր պատրաստուկը սովորաբար տալիս է մեկ հստակ սահման: Պատրաստման մեջ առկա կեղտերը հայտնվում են որպես լրացուցիչ գագաթ կամ ուսի. նրանք նաև որոշում են հիմնական գագաթի անհամաչափությունը:

2.8.3 Մակրոմոլեկուլների կոնֆորմացիոն փոփոխությունների ուսումնասիրություն

Անալիտիկ ուլտրակենտրոնացման կիրառման մեկ այլ ոլորտ մակրոմոլեկուլների կոնֆորմացիոն փոփոխությունների ուսումնասիրությունն է: ԴՆԹ-ի մոլեկուլը, օրինակ, կարող է լինել միայնակ կամ երկշղթա, գծային կամ շրջանաձև: Տարբեր միացությունների ազդեցության տակ կամ բարձր ջերմաստիճաններում ԴՆԹ-ն ենթարկվում է մի շարք շրջելի և անդառնալի կոնֆորմացիոն փոփոխությունների, որոնք կարելի է որոշել՝ փոխելով նմուշի նստվածքի արագությունը։ Որքան կոմպակտ է մոլեկուլը, այնքան ցածր է նրա շփման գործակիցը լուծույթում և հակառակը. որքան քիչ կոմպակտ է այն, այնքան մեծ է շփման գործակիցը և, հետևաբար, այնքան դանդաղ է նստում։ Այսպիսով, նմուշի նստվածքի արագության տարբերությունները դրա վրա տարբեր ազդեցություններից առաջ և հետո հնարավորություն են տալիս հայտնաբերել մակրոմոլեկուլներում տեղի ունեցող կոնֆորմացիոն փոփոխությունները:

Ալոստերիկ սպիտակուցներում, ինչպիսին, օրինակ, ասպարտատ տրանսկարբամոյլազն է, կոնֆորմացիոն փոփոխություններ են տեղի ունենում սուբստրատի և փոքր լիգանդների հետ կապվելու արդյունքում։ Սպիտակուցի տարանջատումը ստորաբաժանումների կարող է առաջանալ՝ այն մշակելով այնպիսի նյութերով, ինչպիսիք են միզանյութը կամ պարաքլորմերկուրբենզոատը: Այս բոլոր փոփոխությունները կարելի է հեշտությամբ վերահսկել՝ օգտագործելով վերլուծական ուլտրակենտրոնացումը:

Խողովակային արտադրանքի ձևավորում մեթոդով ցենտրիֆուգացիա. Տակ ցենտրիֆուգացիաշինանյութերի արդյունաբերության մեջ ... որը նման ազդեցություն է իրականացվում կոչվում են ցենտրիֆուգացիա. Բելառուսի Հանրապետության արդյունաբերության մեջ օգտագործվում են հորիզոնական ցենտրիֆուգներ ...

Մասնիկների նստվածք

Լաբորատոր աշխատանք >> Քիմիա

Բջիջներն արդեն թողարկվել են ցածր արագությամբ ցենտրիֆուգացիամիջուկից, միտոքոնդրիայից և... ուլտրակենտրոնացում Այս տեսակի առանձնահատկությունները ցենտրիֆուգացիաարտացոլված է իր շատ... մեզ համար օգտագործման դեպքերով ցենտրիֆուգացիասախարոզայի խտության գրադիենտում, ...

Օգտագործելով ցենտրիֆուգ

Դասընթացներ >> Արդյունաբերություն, արտադրություն

Խմբաքանակային ցենտրիֆուգներում՝ տարբեր գործողություններ ցենտրիֆուգացիա- բեռնում, տարանջատում, բեռնաթափում - տեղի են ունենում ... տարբերակել նախապատրաստական ​​և վերլուծական ցենտրիֆուգացիա. Նախապատրաստականով ցենտրիֆուգացիասկզբնաղբյուր կենսաբանական նյութը վերցված է ...