مقایسه مکانیسم انواع هموژنایزر ( روتور استاتور – آلتراسونیک – فشاری)

هموژنایزر آزمایشگاهی

هموژنایزر ها یکی از دستگاه های ضروری در بین تجهیزات بسیاری از آزمایشگاه ها هستند و کاربرد گسترده ای برای ترکیب و همگن سازی انواع مختلفی از نمونه ها دارند. به عنوان مثال در نمونه های بافت، گیاه و مواد غذایی، قبل از پردازش های بیشتر نیاز به تجزیه نمونه ها است. در گذشته روش های ساده و دستی برای همگن سازی به کار گرفته می شد، در صورتی که امروزه هموژنایزر های مدرن این کار را به طور کامل، سریع ‌تر و با ویژگی‌ های اضافه‌ شده برای بهینه ‌سازی پردازش نمونه انجام می‌ دهند.

 برخی از ویژگی های مهمی که با توجه به آزمایش های خود برای انتخاب هموژنایزر مناسب باید در نظر بگیرید عبارتند از امکان همگن سازی چند نمونه به طور همزمان، نوع عمل همگن سازی و راحت لود شدن نمونه.

هموژنایزر روتور استاتور

هموژنایزر های روتور استاتور از یک روتور داخلی دوار  با چرخش سریع داخل یک پوشش فلزی ثابت به نام استاتور ساخته شده اند در واقع استاتور و روتور هر دو بخشی از یک موتور الکتریکی هستند؛ روتور قسمت دوار موتور در حالی که استاتور قسمت ثابت است. وظیفه اصلی استاتور تولید میدان مغناطیسی است.

چرخشی که روتور دارد، یک اثر مکش ایجاد می کند. این چرخش نمونه را به فضای کوچک بین روتور و استاتور می کشاند و به دلیل تغییر شدید سرعت، نیرو های برشی قوی ای ایجاد می شود.( قوانین مکانیک سیالات بیان می کند که سرعت سیال وقتی سیال در مجاورت روتور قرار می گیرد، دقیقا برابر سرعت روتور می شود. درحالی که سرعت سیال بلافاصله در مجاورت استاتور ثابت، صفر می شود.) سپس نیرو های گریز از مرکز ، نمونه را تحت فشار قرار می دهد و در پی آن از طریق شکاف های استاتور خارج می شود. حرکت سریع سیال ناشی از روتور – استاتور تضمین می‌ کند که این فرآیند با چرخش مکرر مایع و نمونه در آن تکرار شود.

روتور-استاتور ها به طور گسترده قادر به همگن سازی طیف گسترده ای از بافت ها یا سلول ها هستند، اگرچه بافت بسیار سخت می تواند مشکل ساز باشد. اکثر روتور-استاتور ها یک نمونه واحد را در یک زمان همگن می کنند. به خاطر داشته باشید: هموژنایزر های روتور-استاتور برای کار کردن به پروب نیاز دارند و همه روتور-استاتور ها دارای پروب نیستند.

هموژنایزر های روتور-استاتور گاهی اوقات به عنوان هموژنایزر های با برش بالا نیز شناخته می شوند، اگرچه این اصطلاح ممکن است تا حدودی گیج کننده باشد زیرا انواع دیگر هموژنایزر ها مانند هموژنایزر های فشار بالا نیز به طور کامل یا جزئی با ایجاد برش بالا عمل می کنند.

هموژنایزر با فشار بالا یا فشاری

هموژنایزر های فشار بالا از مخزنی تشکیل شده اند و سیال در آن قرار می گیرد. این نوع هموژنایزر نیرو و فشار بالایی اعمال می کند و منجر به این می شود که نمونه از طریق یک دریچه یا غشاء با شکاف های بسیار باریک عبور کند. این عمل باعث برش زیاد، کاهش اندازه و کاویتاسیون می شود که همگی منجر به همگن سازی نمونه می شوند.

در نمونه های زیستی و سلولی این فشار بالا ممکن است باعث برهم زدن دیواره های سلولی هم بشود. برخی از هموژنایزر های فشاری امکان تنظیم فشار را به کاربر می دهند و در این صورت می توان دیواره سلول را بدون آسیب به بخش های داخلی تخریب کنند. هموژنایزر هایی که قابل تنظیم نیستند اغلب برای نمونه های کمتر حساس استفاده می کنند. . هموژنایزر های فشار بالا معمولاً برای ایجاد امولسیون و برای زمانی که حجم نسبتاً زیادی از نمونه یا سلول ها در حال پردازش هستند، استفاده می شوند.

هموژنایزر آلتراسونیک

هموژنایزر های آلتراسونیک که معمولاً به آنها “سونیکاتور (Sonicator)” گفته می شود، بافت ها و سلول ها را از طریق کاویتاسیون و امواج آلتراسونیک تخریب می کنند. در این روش از امواج صوتی با فرکانس بالا استفاده می شود. اساساً یک هموژنایزر آلتراسونیک دارای پروب یا سری کوچک است که به سرعت به لرزه در می آید و باعث می شود که حباب هایی در محلول اطراف به سرعت تشکیل شده و فرو بریزند. در واقع مانند حمام های آلتراسونیک پدیده کاویتاسیون رخ می دهد که نیروی بالایی از طریق برش و ضربه به وسیله ترکیدن حباب ها ایجاد می شود که در نهایت منجر به همگن سازی سلول ها و ذرات می شود.   

دستگاه های آلتراسونیک / سونیکاتور برای جدا کردن سلول ها و ساختارهای درون سلولی در حالت تعلیق عالی هستند. هموژنایزر های آلتراسونیک همچنین می توانند DNA را برش دهند که بسته به کاربردی که کاربر دستگاه مد نظرش است، می تواند مفید یا مخرب باشد. از دیگر کاربرد ها می توان به ایجاد امولسیون، پراکندگی نانو ذرات و کاهش اندازه ذرات اشاره کرد. دستگاه های سونیکاتور مقدار قابل توجهی گرما تولید می کنند بنابراین ممکن است برای کار با نمونه های حساس به دما مناسب نباشند.

منبع: رویان ایران مرجع تجهیزات آزمایشگاهی