เครื่องทดสอบแบบแรงเหวี่ยง
คำอธิบาย
พารามิเตอร์ทางเทคนิค
เครื่องทดสอบแบบแรงเหวี่ยงเป็นอุปกรณ์ทดสอบชนิดหนึ่งที่สร้างการเร่งความเร็วจากศูนย์กลาง (การเร่งความเร็วคงที่) ผ่านการเคลื่อนไหวเชิงมุมซึ่งส่วนใหญ่ใช้เพื่อจำลองสภาพแวดล้อมการเร่งความเร็วสูงและทำการทดสอบประสิทธิภาพและการตรวจสอบความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์วัสดุหรือส่วนประกอบ ฟังก์ชั่นหลักของมันคือการให้สภาพแวดล้อมการเร่งความเร็วแบบแรงเหวี่ยงแบบควบคุมซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการบินและอวกาศยานยนต์อิเล็กทรอนิกส์วิทยาศาสตร์วัสดุและสาขาอื่น ๆ มันสร้างแรงแบบแรงเหวี่ยงผ่านการหมุนความเร็วสูงจำลองสภาพแวดล้อมการเร่งความเร็วในการใช้งานจริง ขนาดของแรงเหวี่ยงเป็นสัดส่วนกับสี่เหลี่ยมจัตุรัสของรัศมีการหมุนและความเร็วเชิงมุมดังต่อไปนี้: f=m ·ω²· r.where f คือแรงหมุนของการหมุนและการหมุนของการหมุน ควบคุมอย่างแม่นยำเพื่อจำลองสภาพแวดล้อมเชิงกลในสถานการณ์ต่าง ๆ
ในฐานะที่เป็นอุปกรณ์หลักของการจำลองสภาพแวดล้อมการเร่งความเร็วสูงอุปกรณ์มีบทบาทที่ไม่สามารถถูกแทนที่ได้ในการพัฒนาผลิตภัณฑ์การควบคุมคุณภาพและการตรวจสอบความน่าเชื่อถือ ในขณะที่เทคโนโลยียังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่องมันจะพัฒนาไปในทิศทางที่มีความแม่นยำสูงขึ้นประสิทธิภาพที่สูงขึ้นและสติปัญญามากขึ้น
การประยุกต์ใช้ในการตรวจจับความบริสุทธิ์ของตัวอย่างชีวภาพ
หลักการหลักของการตรวจจับความบริสุทธิ์
การหมุนเหวี่ยงความหนาแน่น
หลักการ: การใช้ส่วนประกอบที่แตกต่างกันในสื่อการไล่ระดับสีความหนาแน่น (เช่นซูโครส, ซีเซียมคลอไรด์) ความแตกต่างของอัตราการตกตะกอน, การก่อตัวของโซนแบ่งชั้น
การใช้งาน: การแยกไวรัสโปรตีนกรดนิวคลีอิกและโมเลกุลชีวภาพอื่น ๆ โดยตัดสินความบริสุทธิ์ตามที่ตั้งของโซน
ข้อดี: ความละเอียดสูงและการแยกส่วนประกอบที่มีความแตกต่างความหนาแน่นเล็กน้อย
การหมุนเหวี่ยงที่แตกต่างกัน
หลักการ: ส่วนประกอบที่มีความแตกต่างอย่างมากในขนาดและความหนาแน่นจะค่อยๆคั่นด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน
แอปพลิเคชัน: การแยก organelles เริ่มต้น (เช่นไมโตคอนเดรีย, นิวเคลียส Gation), รวมกับการวิเคราะห์ที่ตามมาเพื่อประเมินความบริสุทธิ์
ข้อ จำกัด : ความละเอียดต่ำและสิ่งสกปรกตกค้างที่เป็นไปได้
การหมุนเหวี่ยง isodensity
หลักการ: ส่วนประกอบอพยพไปยังตำแหน่งของสื่อที่มีความหนาแน่นเช่นเดียวกับตัวเองในสนามแบบแรงเหวี่ยงซึ่งเป็นโซนที่มีเสถียรภาพ
แอปพลิเคชัน: ไวรัสไอโซเลตและพลาสมิดดีเอ็นเอที่มีความบริสุทธิ์สูงและประเมินความบริสุทธิ์ตามความกว้างและตำแหน่งของแถบ
ตัวบ่งชี้สำคัญของการตรวจจับความบริสุทธิ์
การกระจายส่วนประกอบ
เป้าหมาย: ส่วนประกอบเป้าหมายควรเข้มข้นในโซนเดียวและสิ่งสกปรกที่กระจายตัวในสถานที่อื่น
วิธีการตรวจจับ:
การตรวจจับด้วยแสง: การใช้การดูดกลืนรังสีอัลตราไวโอเลต (เช่นกรดนิวคลีอิกโปรตีน) หรือดัชนีการหักเหของการเปลี่ยนแปลงเพื่อตรวจสอบโซน
การวิเคราะห์อิเล็กโทรฟอเรติก: หลังจากรวบรวมแถบความบริสุทธิ์จะถูกตรวจสอบโดย agarose gel electrophoresis หรือ SDS-PAGE
อัตราส่วนการฟื้นตัวต่อความบริสุทธิ์
อัตราการกู้คืน: สัดส่วนของปริมาณที่กู้คืนของส่วนประกอบเป้าหมายเป็นจำนวนเริ่มต้นซึ่งสะท้อนถึงประสิทธิภาพการแยก
อัตราส่วนความบริสุทธิ์: อัตราส่วนความหนาแน่นของแสง (OD) ขององค์ประกอบเป้าหมายต่อสิ่งเจือปน ยิ่งอัตราส่วนความบริสุทธิ์สูงเท่าไหร่ตัวอย่างก็จะบริสุทธิ์
สถานการณ์แอปพลิเคชันทั่วไป
การทำให้บริสุทธิ์ของไวรัส
กระบวนการ:
เซลล์ไลเซทถูกลบออกโดยการหมุนเหวี่ยงที่แตกต่างกัน
supernatant ถูกแยกโดยการหมุนเหวี่ยงความหนาแน่น
มีการรวบรวมแถบไวรัสและตรวจสอบความบริสุทธิ์ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนหรือ PCR
เกณฑ์ความบริสุทธิ์: อนุภาคของไวรัสมากกว่าหรือเท่ากับ 95%, โปรตีนเซลล์โฮสต์ตกค้างน้อยกว่าหรือเท่ากับ 5%
การทำให้บริสุทธิ์โปรตีน
กระบวนการ:
เซลล์ไลเซทได้รับการเสริมสมรรถนะเบื้องต้นด้วยโปรตีนโดยการตกตะกอนของแอมโมเนียมซัลเฟต
supernatant ถูกทำให้บริสุทธิ์โดยการแลกเปลี่ยนไอออนโครมาโตกราฟีรวมกับการหมุนเหวี่ยง
ความบริสุทธิ์ของโปรตีนเป้าหมายได้รับการตรวจสอบโดย SDS-PAGE
มาตรฐานความบริสุทธิ์: แถบเดี่ยวไม่มีสิ่งเจือปน
การทำให้กรดนิวคลีอิกบริสุทธิ์
กระบวนการ:
โปรตีนถูกลบออกจากเซลล์ไลเซทโดยการสกัดฟีนอลคลอโรฟอร์ม
ซุปเปอร์โนแลนต์ถูกทำให้บริสุทธิ์โดยการตกตะกอนของเอทานอลรวมกับการหมุนเหวี่ยง
กรดนิวคลีอิกถูกรวบรวมและตรวจสอบโดย agarose gel electrophoresis
มาตรฐานความบริสุทธิ์: OD26 0/OD280 อัตราส่วน 1. 8-2. 0, ไม่มีการปนเปื้อน RNA หรือโปรตีน
พารามิเตอร์ทางเทคนิคและคำแนะนำการเพิ่มประสิทธิภาพ
พารามิเตอร์สำคัญ
Speed: High speed centrifugation (10,000-30,000 rpm) is suitable for organelle separation, and ultra-fast centrifugation (>30, 000 RPM) ใช้สำหรับการทำให้บริสุทธิ์ของไวรัสและกรดนิวคลีอิก
อุณหภูมิ: cryocentrifugation (-20 องศา C ถึง 4 องศา C) ป้องกันการย่อยสลายของ biomacromolecules
ประเภทโรเตอร์: โรเตอร์แนวนอนสำหรับตัวอย่างปริมาตรขนาดใหญ่, โรเตอร์เชิงมุมสำหรับการแยกความละเอียดสูง
กลยุทธ์การเพิ่มประสิทธิภาพ
การเพิ่มประสิทธิภาพการไล่ระดับสีความหนาแน่น: ปรับระดับความเข้มข้นของซูโครสหรือซีเซียมคลอไรด์เพื่อปรับปรุงผลการแยก
การควบคุมเวลาการหมุนเหวี่ยง: หลีกเลี่ยงการหมุนเหวี่ยงที่มากเกินไปทำให้เกิดการตกตะกอนส่วนประกอบหรือการแพร่กระจาย
เมื่อรวมกับเทคนิคอื่น ๆ เช่น ultrafiltration และ chromatography ความสัมพันธ์ความบริสุทธิ์ได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติม
ข้อควรระวัง
ดุลตัวอย่าง
ควรวางท่อแบบแรงเหวี่ยงเพื่อป้องกันความไม่สมดุลของโรเตอร์
ป้องกันการปนเปื้อนข้าม
ใช้หลอดปั่นแยกแบบใช้แล้วทิ้งเพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนระหว่างตัวอย่าง
การบำรุงรักษาอุปกรณ์
ปรับความเร็วและอุณหภูมิอย่างสม่ำเสมอเพื่อให้แน่ใจว่าเอฟเฟกต์การแยก
บทสรุป
ที่เครื่องทดสอบแบบแรงเหวี่ยงสามารถประเมินความบริสุทธิ์ของตัวอย่างทางชีวภาพได้อย่างมีประสิทธิภาพผ่านการหมุนเหวี่ยงความหนาแน่นการปั่นแยกการหมุนเหวี่ยงที่แตกต่างและเทคโนโลยีอื่น ๆ รวมกับการตรวจจับแสงและการวิเคราะห์อิเล็กโทรโฟเรซิส แอปพลิเคชันครอบคลุมการทำให้บริสุทธิ์และการควบคุมคุณภาพของ macromolecules ทางชีวภาพเช่นไวรัสโปรตีนและกรดนิวคลีอิกและเป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้สำหรับการวิจัยด้านชีวการแพทย์
การประยุกต์ใช้ในการพัฒนายาและการบำบัดด้วยยีน
การประยุกต์ใช้ในการพัฒนายา
แหล่งพืชและจุลินทรีย์: เทคโนโลยีแรงเหวี่ยงใช้ในการสกัดส่วนผสมที่ใช้งานอยู่ (เช่นอัลคาลอยด์โพลีแซคคาไรด์เอนไซม์ ฯลฯ ) จากพืชธรรมชาติและจุลินทรีย์และกำจัดสิ่งสกปรกผ่านการแยกจากกัน
วัตถุดิบยาสังเคราะห์: ในกระบวนการสังเคราะห์สารเคมีของยาเครื่องปั่นแยกถูกใช้เพื่อแยกผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาออกจากรีเอเจนต์ที่ไม่ทำปฏิกิริยาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการสังเคราะห์
การผสมและกระจาย:เครื่องทดสอบแบบแรงเหวี่ยงสามารถผสมวัตถุดิบยาอย่างมีประสิทธิภาพเพื่อให้แน่ใจว่าการกระจายส่วนประกอบที่สม่ำเสมอและหลีกเลี่ยงการ delamination หรือการตกตะกอน
การควบคุมขนาดอนุภาค: โดยการปรับพารามิเตอร์แบบแรงเหวี่ยงขนาดอนุภาคและการกระจายของอนุภาคยาจะถูกควบคุมอย่างแม่นยำเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการดูดซึมและการสลายตัวของยา
การจำลองสภาพแวดล้อม: เครื่องหมุนเหวี่ยงสามารถจำลองสภาพแวดล้อมที่รุนแรงเช่นอุณหภูมิสูงและความชื้นสูงเพื่อเร่งการย่อยสลายของยาและประเมินความเสถียร
การตรวจจับสิ่งเจือปน: การแยกการหมุนเหวี่ยงของผลิตภัณฑ์ที่เสื่อมโทรมและสิ่งสกปรกในยาเสพติดเพื่อให้พื้นฐานสำหรับการพัฒนามาตรฐานคุณภาพ
การเตรียมอนุภาคนาโน: เทคโนโลยีการหมุนเหวี่ยงใช้ในการเตรียมและชำระล้างผู้ให้บริการยาเสพติดเช่นไลโปโซมและอนุภาคนาโนโพลิเมอร์เพื่อปรับขนาดอนุภาคและคุณสมบัติพื้นผิวให้เหมาะสม
การประเมินเป้าหมาย: ผู้ให้บริการยาที่ไม่ได้ผูกไว้จะถูกคั่นด้วยการหมุนเหวี่ยงเพื่อประเมินประสิทธิภาพการส่งมอบเป้าหมาย
การประยุกต์ใช้การบำบัดด้วยยีน
การทำให้บริสุทธิ์ของผู้ให้บริการยีน
เวกเตอร์ไวรัส: เครื่องหมุนเหวี่ยงถูกใช้เพื่อแยกและชำระล้างเวกเตอร์ยีนบำบัดเช่น adenovirus, lentivirus, ไวรัสที่เกี่ยวข้องกับ adeno (AAV) และกำจัดสิ่งสกปรกเช่นโปรตีนเซลล์โฮสต์และ DNA เพื่อให้แน่ใจว่ากิจกรรมการติดเชื้อและความปลอดภัยของเวกเตอร์
พลาสมิดดีเอ็นเอ: พลาสมิดดีเอ็นเอที่บริสุทธิ์สูงได้มาจากการหมุนเหวี่ยงความหนาแน่นของความหนาแน่นหรือ ultracentrifugation สำหรับการถ่ายยีนและการแสดงออก
การแก้ไขและดัดแปลงยีน
ระบบ CRISPR/CAS9: การหมุนเหวี่ยงถูกใช้เพื่อแยกและชำระล้างเครื่องมือแก้ไขยีน (เช่นโปรตีน Cas9, GRNAs) เพื่อให้แน่ใจว่ากิจกรรมและความจำเพาะของพวกเขา
การแยกนิวเคลียร์และไมโตคอนเดรีย: ในการวิจัยการแก้ไขยีนเครื่องหมุนเหวี่ยงถูกใช้เพื่อแยกนิวเคลียสและไมโตคอนเดรียเพื่อให้ได้การปรับเปลี่ยนทางพันธุกรรมของออร์แกเนลล์เฉพาะ
การบำบัดด้วยเซลล์และการวิจัยเซลล์ต้นกำเนิด
การแยกเซลล์และการทำให้บริสุทธิ์: โดยการหมุนเหวี่ยงที่แตกต่างกันและการหมุนเหวี่ยงความหนาแน่น, เซลล์ต้นกำเนิด, เซลล์ภูมิคุ้มกัน ฯลฯ ถูกแยกออกจากตัวอย่างเนื้อเยื่อสำหรับการรักษาด้วยเซลล์และยาฟื้นฟู
การถ่ายเซลล์และการคัดกรองเซลล์: เครื่องหมุนเหวี่ยงใช้ในการรวบรวมเซลล์ transfected และคัดกรองเส้นเซลล์ที่ประสบความสำเร็จในการแนะนำยีนเป้าหมาย
ศึกษาเกี่ยวกับการแสดงออกของยีนและการทำงาน
การแยกโปรตีนที่ซับซ้อน: เทคนิคการหมุนเหวี่ยงใช้ในการแยกโปรตีนคอมเพล็กซ์เพื่อศึกษากลไกการควบคุมการแสดงออกของยีนและปฏิกิริยาของโปรตีน
การวิจัยจีโนม: โดยการหมุนเหวี่ยงโครงสร้างเซลล์ของโครโมโซมหน่วยย่อยโครโมโซมและอื่น ๆ วิเคราะห์องค์ประกอบและการทำงานของจีโนม
พารามิเตอร์ทางเทคนิคและคำแนะนำการเพิ่มประสิทธิภาพ
พารามิเตอร์สำคัญ
Speed and centrifugal force: high-speed centrifugation (10,000-30,000 rpm) is suitable for the separation of organelles and viruses, and ultra-fast centrifugation (>30, 000 rpm) ใช้สำหรับการแยกโมเลกุล macromolecules ทางชีวภาพเช่นโปรตีนและกรดนิวคลีอิก
การควบคุมอุณหภูมิ: การหมุนเหวี่ยงตู้เย็นรักษาสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำเพื่อป้องกันการเสื่อมสภาพของตัวอย่างทางชีวภาพในระหว่างการหมุนเหวี่ยง
กลยุทธ์การเพิ่มประสิทธิภาพ
การเพิ่มประสิทธิภาพการไล่ระดับสีความหนาแน่น: ปรับระดับความเข้มข้นของซูโครสหรือซีเซียมคลอไรด์เพื่อปรับปรุงผลการแยก
การควบคุมเวลาการหมุนเหวี่ยง: หลีกเลี่ยงการหมุนเหวี่ยงที่มากเกินไปทำให้เกิดการตกตะกอนส่วนประกอบหรือการแพร่กระจาย
เมื่อรวมกับเทคนิคอื่น ๆ เช่น ultrafiltration และ chromatography ความสัมพันธ์ความบริสุทธิ์ได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติม
กรณีแอปพลิเคชัน
กระบวนการ: หลังจากเวกเตอร์ไวรัส (เช่น AAV) ได้รับการเพาะเลี้ยงโดยเซลล์มันจะถูกทำให้บริสุทธิ์โดยการหมุนเหวี่ยงแบบ ultracentrifugation และความหนาแน่นไล่ระดับความสูงและโปรตีนเซลล์โฮสต์และ DNA จะถูกลบออกเพื่อให้ได้เวกเตอร์ความบริสุทธิ์สูง
เกณฑ์ความบริสุทธิ์: อนุภาคของไวรัสมากกว่าหรือเท่ากับ 95%, โปรตีนเซลล์โฮสต์ตกค้างน้อยกว่าหรือเท่ากับ 5%
กระบวนการ: liposomes หรือ polymer nanoparticles จัดทำขึ้นโดยการระเหยของตัวทำละลายหรือวิธีการตกตะกอนนาโนและยาและสิ่งสกปรกที่ไม่ได้รับการตรวจสอบจะถูกกำจัดออกไปโดยการหมุนเหวี่ยงเพื่อปรับปรุงการโหลดยาและความเสถียร
ขั้นตอน: ไขกระดูกหรือตัวอย่างเลือดจากสายสะดือจะหมุนเหวี่ยงโดยการไล่ระดับสีความหนาแน่นเพื่อแยกเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดสำหรับการรักษาด้วยเซลล์และยาปฏิรูป
ข้อควรระวัง
ดุลตัวอย่าง
ควรวางท่อแบบแรงเหวี่ยงเพื่อป้องกันความไม่สมดุลของโรเตอร์
ป้องกันการปนเปื้อนข้าม
ใช้หลอดเซนติเมทแบบใช้แล้วทิ้งเพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนระหว่างตัวอย่าง ..
การบำรุงรักษาอุปกรณ์
ปรับความเร็วและอุณหภูมิอย่างสม่ำเสมอเพื่อให้แน่ใจว่าเอฟเฟกต์การแยก
โดยการควบคุมพารามิเตอร์แรงเหวี่ยงอย่างแม่นยำเครื่องทดสอบแบบแรงเหวี่ยงจัดเตรียมวิธีการแยกและการทำให้บริสุทธิ์สำหรับการพัฒนายาและการบำบัดด้วยยีนและส่งเสริมนวัตกรรมและการพัฒนาในสาขาชีวการแพทย์
ป้ายกำกับยอดนิยม: เครื่องทดสอบแบบแรงเหวี่ยง, ผู้ผลิตเครื่องทดสอบเครื่องหมุนเหวี่ยงจีน, ซัพพลายเออร์, โรงงาน
คู่ของ
ความเร็วเครื่องหมุนเหวี่ยงถัดไป
อุปกรณ์สกัดแบบแรงเหวี่ยงส่งคำถาม
