هموژنایزر آزمایشگاهی چیست و نحوه همگن سازی آنها چگونه است

هموژنایزر و میکسر آزمایشگاهی

همگن سازی توسط هموژنایزر یک فرایند مکانیکی است که شامل تقسیم ذرات به اندازه میکرون برای ایجاد پراکندگی یا امولسیون پایدار برای پردازش بیشتر است. سه نوع اصلی هموژنایزر آزمایشگاهی، هموژنایزرهای فشار قوی، مکانیکی و اولتراسونیک هستند.

نمونه هایی از هموژنایزر عبارتند از: هموژنایزر High Shear که می تواند برای ایجاد امولسیون و سوسپانسیون استفاده شود، این نوع هموژنایزر در نهایت برای تولید بهترین اندازه ذرات در محصول استفاده می شود. هموژنایزرهای فشار قوی که در صنایع  مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند، چند نمونه از آن شامل صنایع غذایی و آرایشی است. این نوع هموژنایزرها مایعات را تحت فشار زیاد و شتاب شدید قرار می دهند. هموژنایزر اولتراسونیک  ابزاری برای اعمال تنش شدید بر مایعات و مخلوط پودر است.

کاربردهای هموژنایزر و میکسر آزمایشگاهی

هموژنایزرهای آزمایشگاهی دارای چندین زمینه کاربردی مانند:

• شیر و محصولات لبنی
• داروها و محصولات دارویی
• صنایع شیمیایی و پتروشیمی
• محصولات بیوتکنولوژی
• غذا و نوشیدنی
• آزمایشگاه های دانشگاه
• سازمان هایی که فعالیت های تحقیق و توسعه را در مورد مخلوط های مایع انجام می دهند
• صنعت آرایشی و بهداشتی

انواع هموژنایزر آزمایشگاهی

فرآیندها یا روش های همگن سازی موجود را می توان به سه دسته اصلی مکانیکی، اولتراسونیک و فشار قوی تقسیم کرد.

هموژنایزر مکانیکی

هموژنایزرهای مکانیکی را می توان به سه دسته تقسیم کرد، همگن سازهای روتور – استاتور، هموژنایزرهای نوع تیغه و هموژنایزرهای مهره.

همگن سازهای روتور-استاتور (همچنین کارخانه های کلوئیدی یا هموژنایزر ویلمس نیز نامیده می شوند) به طور کلی از بلندرهای نوع تیغه برش بهتر عمل می کنند و برای بافت های گیاهی و حیوانی مناسب هستند. همراه با دانه های شیشه ای، همگن ساز روتور – استاتور با موفقیت برای از بین بردن میکروارگانیسم ها استفاده شده است. اختلال سلول با همگن ساز روتور – استاتور شامل برش هیدرولیکی و مکانیکی و همچنین حفره حفره است.

نحوه عملکرد هموژنایزر مکانیکی

هموژنایزر روتور – استاتور یا هموژنایزر نوع ژنراتور ابتدا برای ایجاد پراکندگی و امولسیون ساخته شد و اکثر بافت های بیولوژیکی به سرعت و کاملاً با این دستگاه همگن شدند. مواد سلولی به اندازه مناسب توسط یک روتور (تیغه) که به سرعت در حال چرخش است و درون یک سر یا لوله استاتیک (استاتور) حاوی شکاف ها یا سوراخ ها قرار دارد، به داخل دستگاه کشیده می شوند. در آنجا مواد به صورت گریز از مرکز به شکل پمپ به بیرون پرتاب می شوند تا از شکاف ها یا سوراخ ها خارج شوند. از آنجا که روتور (تیغه) با سرعت بسیار بالا می چرخد​​، با ترکیبی از تلاطم شدید، کاویتاسیون و برش مکانیکی شبیه قیچی که در شکاف باریک بین روتور و استاتور اتفاق می افتد، اندازه بافت به سرعت کاهش می یابد.

از آنجا که اکثر هموژنایزرهای روتور – استاتور پیکربندی باز دارند، این محصول بارها و بارها در گردش است. این فرآیند سریع است و بسته به سختی نمونه بافت، نتایج مطلوب معمولاً در ۱۵-۱۲۰ ثانیه حاصل می شود. برای بازیابی اندامک های داخل سلولی از زمان های کوتاه تر استفاده می شود و سرعت روتور کاهش می یابد.

برای آشنایی بیشتر با دستگاه هموژنایزر مکانیکی و عملکرد آن، بررسی کامل محصول هموژنایزر را توصیه می کنیم.

هموژنایزر اولتراسونیک

یکی از روش های گسترده برای ایجاد اختلال در سلول ها، اختلال توسط اولتراسونیک است. هموژنایزر اولتراسونیک با تولید امواج فشار صوتی شدید در محیط های مایع کار می کنند. امواج فشار باعث جریان یافتن مایع و در شرایط مناسب، تشکیل سریع حباب های میکروبی می شوند که رشد کرده و بهم می پیوندند تا زمانی که به اندازه تشدید خود برسند، به شدت لرزش می کنند و در نهایت فرو می ریزند. به این پدیده کاویتاسیون گفته می شود. انفجار حباب های فاز بخار موجی را با انرژی کافی برای شکستن پیوندهای کووالانسی ایجاد می کند.

چندین متغیر خارجی وجود دارد که برای دستیابی به اختلال سلول کارآمد باید بهینه سازی شوند. این متغیرها به شرح زیر هستند:

• دامنه و شدت نکته
• درجه حرارت
• غلظت
• فشار
• ظرفیت

هموژنایزرهای اولتراسونیک، که معمولاً به عنوان “صوتی دهنده ها” نامیده می شوند، بافت ها و سلول ها را از طریق کاویتاسیون و امواج اولتراسونیک مختل می کنند. اساساً، یک هموژنایزر اولتراسونیک دارای نوکی است که بسیار سریع ارتعاش می کند و باعث می شود حباب های محلول اطراف به سرعت تشکیل شده و از بین بروند. این باعث ایجاد امواج برشی و شوکی می شود که سلول ها و ذرات را از هم جدا می کند.

هموژنایزرهای اولتراسونیک همچنین می توانند DNA را برش دهند، که بسته به کاربرد شما می تواند یک چیز خوب یا بد باشد. کاربردهای دیگر شامل ایجاد امولسیون، پراکندگی نانوذرات و کاهش اندازه ذرات موجود در سوسپانسیون هستند.  این دستگاه مقدار قابل توجهی گرما تولید می کند، بنابراین ممکن است برای نمونه های حساس به دما مناسب نباشند.

هموژنایزر فشار قوی

از هموژنایزرهای فشار قوی سال هاست که برای همگن سازی سلول های میکروبی استفاده می شود. به استثنای میکروارگانیسم های رشته ای، مشخص شده است که این روش برای انواع باکتری ها، مخمرها و میسلیوم ها مناسب است.

این نوع هموژنایزر در مواقعی که لازم باشد اندازه ذرات در امولسیون یا سوسپانسیون کمتر از یک میکرومتر باشد مورد استفاده قرار می گیرد.

این نوع هموژنایزر با فشار دادن سوسپانسیون سلول از طریق یک کانال یا روزنه بسیار باریک کار می کند. هرچه فشار بیشتر باشد، بازده ایجاد اختلال در هر بار عبور از دستگاه نیز بیشتر است. پارامترهایی که بر کارایی هموژنایزرهای فشار قوی تأثیر می گذارد به شرح زیر است:

• فشار
• درجه حرارت
• طراحی سوپاپ
• جریان

نتیجه گیری

برای خرید یک هموژنایزر خوب برای آزمایشگاه پارامتر های دور دستگاه، ظرفیت حجم هموژنیزه سازی و سایز همگن سازی به طور مثال ۱ تا ۵ میکرون می باشد. در خرید دستگاه به ظرافت تیغه ها و موتور دستگاه و پایه های محکم و با قابلیت تنظیم توجه کنید.