Ar girdėjot kas apie centrifugą? Nedažnai tenka, bet jei jau išgirdot šį žodį, tai kyla asociacijos su skalbimo mašina, gal su kalnakasyba… Šįkart jūsų dėmesiui – laboratorinės centrifugos ir kam jos skirtos.
Kad šis straipsnis aktualus, supratau Google suvedęs žodį centrifuga. Vienas iš pirmųjų linkų – centrifuga.net. Su ieškomais objektais ten maža kas bendro, bet kai ką įdomaus iš mokslininkų gyvenimo visgi radau.
Taigi, grįžtant prie esmės: centrifuga – tai įrenginys, pritaikytas atskirti vienas daleles nuo kitų, veikiant išcentrinei jėgai. Prisimenat
tarybines karuseles daugiabučių kiemuose? Dažniausiai ten būdavo vietos bambliams susėsti ar sustoti. Atsirasdavo tokių, kurie norėdavo suteikti kuo daugiau linksmumo savo kiemo draugams ir sukdavo juos kaip galėdami greičiau. Vieni po to apsivemdavo, kiti tiesiog nulėkdavo nuo sūpynių. Taigi, tikslas pasiektas – taip ši vaikiška centrifuga atskirdavo „kietus“ nuo „skystų“.
Panašiai ir laboratorijose reikia atsijoti pelus nuo grūdų. Atskirti ar sukoncentruoti mums reikiamus dalykus. Štai pavyzdžiui kraujas. Iš piršto ar venos paimtą kraują supila į mėgintuvėlį. Jei mus kankino tam, kad atliktų genetinius tyrimus, pirmiausia reikia išskirti DNR. Kaip jau prisimenat iš straipsnio apie Genius ir genutes, ne visose kraujo ląstelėse yra branduoliai. Taigi, ir DNR ne visose rasime. Gerieji pėstininkai, O2 pernešantys eritrocitai, mums čia tik kiša savo raudoną koją – jų daug, o naudos iš jų maža. Mus domina leukocitai – normalios branduolinės ląstelės. O kaip iš viso šito kisieliaus atskirti mums skaniausias uogas? Tada ir praverčia mums centrifuga. Centrifuguojant kraują mes gaunam tris pagrindines frakcijas: kraujo plazmą, leukocitus ir eritrocitus. Atsargiai nusiurbiam viršutinį, lengviausią plazmos sluoksnį ir kopinėjam sukoncentruotą DNR iš plono leukocitų sluoksnio.
Kaip mums tai pavyko? Na, pirmiausia dėl to, kad mes gražūs ir protingi. Bet be keleto paprastų technikų čia irgi neišsiversta.
Pirmiausia – mes galime atskirti tik tas daleles, kurios skiriasi savo tankiu. Jei pienas ir grietinė būtų vienodo svorio, mes niekad neturėtume grietinės sluoksnio ilgai stovėjusiame ramiai butelyje.
Antra – mums reikia tam tikros jėgos, norint išskirti mažai besiskiriančius daiktus. Kad atskirtume skirtingas kraujo ląstelių frakcijas, mums reikia apie 1700 – 3500 x g (g čia žymi gravitacijos jėgą, mus visus veikia 9,81 x g Žemės gravitacijos jėga). Jei norime išskirti dar panašesnius objektus, gali prireikti ir 15000 x g (pvz. išskiriant DNR).
Kas sudaro centrifugą? Tai pagrindinis prietaisas su varikliu ir rotorius. Rotorius – ta dalis, kuri sukasi 
apie ašį. Į jį statosi mėgintuvėliai.
Trumpai apibendrinant – centrifuga, sukurdama padidintą gravitaciją, atskiria vienas daleles nuo kitų. Sunkios dalelės juda greičiau ir nusėda dugne, o lengvesnės išsisluoksniuoja viršuje. Visa tai buvo sugalvota tam, kad greičiau atskirtų pieną nuo grietinėlės. Dabar centrifuga randa ką veikti bet kurioje pramonės šakoje. Ir šakutėje.
Papildoma informacija norintiems žinoti daugiau:
Šiuolaikinės centrifugos sukuria iki 120000 x g ir daugiau. Jos vadinamos Ultra centrifugomis. Jomis į skirtingas frakcijas išskiria tokius mažus organoidus, kaip mitochondrijos, ribosomos, Golgi kūnelius…
Jei tuo pačiu greičiu suktume didelį ir mažą rotorių, tai didesnė centrifugavimo jėga gautųsi didesniame rotoriuje. Tą aiškiai matome šioje formulėje:
čia RCF – reali centrifugavimo jėga
g – Žemės gravitacijos pagreitis
r – sukimosi spindulys
N – sukimosi greitis, išreikštas apsisukimais per laiką.
Kai sukimosi greitis išreikštas apsisukimais per minutę (rpm – angl. revolutions per minute) ir sukimosi spindulys išreikštas centimetrais, aukščiau esanti formulė įgauna šią išraišką:
Kaip pavyzdį galime įsivaizduoti automobilį. Tarkim, jis turi 25 cm skersmens ratus. Jei tas ratas sukasi 636 aps/min (taip yra važiuojant 60 km/h greičiu), tai niekšas akmenukas, įlindęs mums į protektorių, yra veikiamas apie 113 x g jėga. Jei tokiu pačiu greičiu suktųsi traktoriaus ratas, kurio skersmuo 85 cm, mėšlas skristų šalin veikiamas 384 x g.
Centrifugavimo principas pritaikytas skalbimo mašinose. Greitai sukantis būgnui, vanduo išsitaško pro skyles rotoriuje. Skalbiniai dėl didelių apsisukimų irgi linkę greičiau „išsitaškyti“.
Kad sukurtų didesnę g, centrifugas astronautų treniruotėms pritaikė NASA. Ten sukuriama g, iki 20 kartų viršijanti natūralią žemės traukos jėgą. Tai gan keista, nes tokios didelės apkrovos pilotai nejaučia net naikintuvuose. Bet, matyt, kūrėjų mintis tokia – sunku treniruotėse, lengva kare…
Vienas maloniausių (čia tikrai ne man) centrifugų pritaikymų – karuselės. Tai dar vienas įrodymas, kad žmonės moka daryti pinigus net iš nemalonius pojūčius sukeliančių dalykų.
Super straipsniukas, o ir rašančiojo stilius laaabai puikus !!!