সেন্ট্রিফিউজের কাজের নীতি এবং প্রয়োগের উদাহরণ

ভূমিকা: সেন্ট্রিফিউজ - অদৃশ্য "বিচ্ছিন্ন হাত"

ল্যাবরেটরি সেন্ট্রিফিউজগুলি জীববিজ্ঞান, রসায়ন, ওষুধ এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে অপরিহার্য সরঞ্জাম। তারা দ্রুত গতির ঘূর্ণন দ্বারা উত্পন্ন কেন্দ্রাতিগ শক্তির মাধ্যমে তরল পদার্থের বিভিন্ন ঘনত্বের উপাদানগুলিকে আলাদা করে। এটি রক্তের স্তরবিন্যাস, কোষের অর্গানেল নিষ্কাশন, বা ন্যানোমেটেরিয়াল বিশুদ্ধকরণই হোক না কেন, সেন্ট্রিফিউজগুলি একটি মূল ভূমিকা পালন করে। এই নিবন্ধটি গ্রাফিক্স এবং পাঠ্যের সংমিশ্রণের মাধ্যমে এর কাজের নীতি এবং সাধারণ প্রয়োগের পরিস্থিতি বিশ্লেষণ করবে।

সেন্ট্রিফিউজের কাজের নীতি: কেন্দ্রাতিগ শক্তি কীভাবে পদার্থকে "স্তর" করে?

1. কেন্দ্রাতিগ বলের প্রকৃতি

কেন্দ্রাতিগ বল হল একটি জড় শক্তি যা একটি "ভার্চুয়াল বল" তৈরি করে যা বস্তুটিকে ঘূর্ণনের কেন্দ্র থেকে দূরে সরিয়ে দেয় যখন এটি তার অক্ষের চারপাশে ঘোরে। সূত্র হল:

F = m × ω² × r
(m: বস্তুর ভর; ω: কৌণিক বেগ; r: ঘূর্ণনের ব্যাসার্ধ)

2. কর্মপ্রবাহ

1. নমুনাটিকে একটি সেন্ট্রিফিউজ টিউবে লোড করুন এবং এটিকে রটারে প্রতিসমভাবে রাখুন (ভারসাম্য নিশ্চিত করুন);
2. সেন্ট্রিফিউগেশন শুরু করার জন্য গতি (RPM) এবং সময় সেট করুন;
3. উচ্চ-গতির ঘূর্ণনের অধীনে, ঘন উপাদানগুলি অবক্ষয় তৈরি করতে বাইরের দিকে স্থির হয়; ঘনগুলি উপরের স্তরে থাকে;
4. থামার পরে, তরলটি ঘনত্বের গ্রেডিয়েন্ট অনুসারে স্তরযুক্ত হয় এবং স্তর দ্বারা স্তরে শোষিত হতে পারে।

• রটার: সেন্ট্রিফিউজ টিউব বহনকারী মূল উপাদান (কৌণিক রটার/অনুভূমিক রটার);
• মোটর চালান: ঘূর্ণমান শক্তি প্রদান করে;
• রেফ্রিজারেশন সিস্টেম (ঐচ্ছিক): অতিরিক্ত গরম থেকে নমুনা প্রতিরোধ করে;
• নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা: গতি, সময় এবং তাপমাত্রা সামঞ্জস্য করুন।

সেন্ট্রিফিউজের শ্রেণীবিভাগ এবং মূল পরামিতি

1. গতি দ্বারা শ্রেণীবিভাগ

2. মূল পরামিতি বিশ্লেষণ

আপেক্ষিক কেন্দ্রাতিগ শক্তি (RCF): প্রকৃত বিচ্ছেদ দক্ষতার একটি সূচক, সূত্র:

RCF = 1.118 × 10⁻⁵ × r × (RPM)²
(r: ঘূর্ণনের ব্যাসার্ধ, সেন্টিমিটারের একক)

তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ পরিসীমা: -তাপ-সংবেদনশীল নমুনা রক্ষা করতে 20℃ থেকে 40℃;
রটার ক্ষমতা: 0.2mL এর একটি ছোট পরিমাণ থেকে 1L এর একটি বড় পরিমাণ পর্যন্ত, এটি বিভিন্ন প্রয়োজনে অভিযোজিত হতে পারে।

ক্লাসিক অ্যাপ্লিকেশন উদাহরণ

উদাহরণ 1: রক্তের স্তরবিন্যাস (চিকিৎসা পরীক্ষা)

উদ্দেশ্য: প্লাজমা, শ্বেত রক্তকণিকা এবং লোহিত রক্তকণিকা বিচ্ছিন্ন করুন।

1. পুরো রক্তের নমুনা সংগ্রহ করুন এবং অ্যান্টিকোয়াগুল্যান্ট যোগ করুন;
2. 10 মিনিটের জন্য 3000 RPM এ সেন্ট্রিফিউজ;
3. স্তরিত ফলাফল (উপর থেকে নীচে): প্লাজমা (55%), শ্বেত রক্তকণিকা/প্ল্যাটলেট (<1%), লোহিত রক্তকণিকা (45%)।

উদাহরণ 2: অর্গানেলের বিচ্ছিন্নতা (জৈবিক গবেষণা)

গোল: মাইটোকন্ড্রিয়া বা কোষের নিউক্লিয়াস নিষ্কাশন করুন।

1. সেল লাইসিসের পর, নিরবচ্ছিন্ন কোষ অপসারণের জন্য কম গতিতে (1000 RPM) হোমোজেনেটকে সেন্ট্রিফিউজ করা হয়েছিল;
2. মাইটোকন্ড্রিয়াকে উত্তপ্ত করার জন্য সুপারনেট্যান্টকে 10,000 RPM এ সেন্ট্রিফিউজ করা হয়েছিল;
3. মাইক্রোসোমগুলি পাওয়ার জন্য চূড়ান্ত সুপারনাট্যান্টকে আল্ট্রাসেন্ট্রিফিউজ করা হয়েছিল (100,000 RPM)।

চাবি: গ্রেডিয়েন্ট সেন্ট্রিফিউগেশন (যেমন, সুক্রোজ ঘনত্ব গ্রেডিয়েন্ট) দ্বারা বিশুদ্ধতা উন্নত হয়।

উদাহরণ 3: ডিএনএ নিষ্কাশন (আণবিক জীববিজ্ঞান)

উদ্দেশ্য: কোষ থেকে ডিএনএ বিচ্ছিন্ন এবং বিশুদ্ধ করুন।

1. ডিএনএ মুক্ত করার জন্য কোষকে লাইসিং করা;
2. সিলিকা জেল মেমব্রেনে ডিএনএ শোষণ করতে উচ্চ গতিতে বাঁধাই বাফার এবং সেন্ট্রিফিউজ যোগ করুন;
3. অমেধ্য অপসারণ ধোয়া;
4. DNA কম গতির সেন্ট্রিফিউগেশন দ্বারা নির্গত হয়েছিল।

ডিএনএ কেন্দ্রাতিগ পরিশোধন প্রক্রিয়া

উদাহরণ 4: ন্যানোম্যাটেরিয়ালের পরিশোধন (উপাদান বিজ্ঞান)

উদ্দেশ্য: বিভিন্ন কণা আকারের সোনার ন্যানো পার্টিকেল আলাদা করতে।

1. সংশ্লেষিত মিশ্রণটি গ্রেডিয়েন্ট গতিতে কেন্দ্রীভূত হয়:
2. 5000 RPM বড় কণা সমষ্টি অপসারণ করে;
3. 15,000 RPM এ লক্ষ্য কণার আকার (যেমন, 20nm) সংগ্রহ করুন;
4. 20,000 RPM ছোট কণা (5nm) ক্যাপচার করে।

ট্রান্সমিশন ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (TEM) কণার আকার বন্টন যাচাই করেছে।

অপারেশনাল সতর্কতা

• ভারসাম্য এবং প্রতিসাম্য: রটার ভারসাম্যহীনতার কারণে সৃষ্ট দুর্ঘটনা এড়াতে সেন্ট্রিফিউজ টিউবগুলিকে ≤0.1g এর মানের পার্থক্য সহ প্রতিসাম্যভাবে স্থাপন করা প্রয়োজন;
• গতি সীমা: রটারের রেট করা গতি অতিক্রম করা কঠোরভাবে নিষিদ্ধ;
• জৈব নিরাপত্তা: প্যাথোজেন নমুনার জন্য সিল করা রোটার বা জৈব নিরাপত্তা সেন্ট্রিফিউজ ব্যবহার করা প্রয়োজন;
• রক্ষণাবেক্ষণ: নিয়মিতভাবে রটার ক্ষয় পরিষ্কার করুন এবং সিল রিংগুলির বার্ধক্য পরীক্ষা করুন।

ভবিষ্যতের দৃষ্টিভঙ্গি: বুদ্ধিমত্তা এবং ক্ষুদ্রকরণ

• বুদ্ধিমান সেন্ট্রিফিউজ: অন্তর্নির্মিত সেন্সরগুলি রিয়েল টাইমে কেন্দ্রাতিগ শক্তি এবং তাপমাত্রা নিরীক্ষণ করে এবং স্বয়ংক্রিয়ভাবে পরামিতিগুলি সামঞ্জস্য করে;
• হ্যান্ডহেল্ড সেন্ট্রিফিউজ: দ্রুত অন-সাইট পরীক্ষার প্রয়োজন মেটাতে ইউএসবি-চালিত মাইক্রো ডিভাইস;
• সবুজ নকশা: কম-শব্দ, কম-শক্তির রোটারগুলি মূলধারায় পরিণত হয়েছে।

সেন্ট্রিফিউজ সহজ ভৌত নীতির মাধ্যমে জটিল মিশ্র সিস্টেমের দক্ষ বিচ্ছেদ অর্জন করে। চিকিৎসা নির্ণয় থেকে শুরু করে অত্যাধুনিক বৈজ্ঞানিক গবেষণা পর্যন্ত, এটি বৈজ্ঞানিক উন্নয়নের সীমানাকে এগিয়ে নিয়ে যাচ্ছে। এর নীতিগুলি বোঝা এবং ক্রিয়াকলাপের মান নির্ধারণ করা প্রতিটি পরীক্ষার্থীর জন্য অপরিহার্য দক্ষতা।