دستگاه هموژنایزر
هموژنایزر از تجهیزات مورد استفاده در آزمایشگاه های تحقیقاتی ، صنعتی و آموزشی است. این دستگاه در لغت به معنی همگن ساز است که در صنعت نیز کاربرد دارد (مانند صنایع لبنی). در این مقاله سعی بر معرفی و کاربردهای آزمایشگاهی دستگاه فوق است. در بعضی از موارد نیاز است که نمونه مورد استفاده یکنواخت باشد. این نمونه در پاره ای از موارد ریز بوده مثل باکتری‌ها و یا شامل قطعات بزرگ است ، در چنین مواردی به یک پیش پردازش نیاز است. به‌طور معمول از دو روش فشار قوی و اولتراسونیکی جهت همگن کردن نمونه‌ها استفاده می‌شود.
روش فشار قوی
در روش فشار قوی که به‌طور معمول در نمونه‌های مایع استفاده می‌شود ، تجهیزات خاصی به‌کار می‌رود. عمده کاربرد این روش در صنایع غذایی ، لبنی ، دارویی ، شیمیایی و بیوتکنولوژی است.
در این روش به‌وسیله پیستون‌های رفت و برگشتی ، نمونه‌ها پشت یک شیر فشار قوی که در آن برای عبور ذرات ، فاصله قابل تنظیمی وجود دارد ، فشرده می‌شوند. ذراتی که از این محل عبور می‌کنند ، به‌واسطه اختلاف فشاری که بین دو طرف شیر وجود دارد ، دچار یک تلاطم (توربولانس) شده و در اثر برخورد با سرعت بالا با یکدیگر باعث خرد شدن ذرات می‌شوند. هدف از چنین عملی ، تولید کامپوزیت‌های همگن ، امولسیونی و یا ذرات ریز آسیاب شده است. مطمئن باشید که خروجی این روش تغییری در مشخصات مواد از قبیل رنگ ، مقادیر طبیعی ، قابلیت حلالی و پایداری پدید نخواهد آورد.
روش اولتراسونیکی
همانطور که می‌دانید ، امواج مافوق صوت به دسته ای از امواج مکانیکی گفته می‌شود که فرکانس نوسان آنها از محدوده شنوایی انسان (۲۰HZ – ۲۰KHZ) فراتر است. این محدوده کاری سبب ایجاد ارتعاش محیط با سرعت های بالا و به دنبال آن ایجاد حفرات متعدد و ریزی در داخل مایع می‌شوند که به این حالت کاویتاسیون (cavitation) می‌گویند. این فرآیند می‌تواند به پاشش مایع با سرعتی در حدود ۴۲۰ کیلومتر در ساعت ، ایجاد فشاری معادل ۲۰۰ بار و یا دمای بالای ۴۵۰۰ درجه سانتیگرادی در آن شود.
با استفاده از قابلیت‌های امواج اولتراسونیک که گفته شد ، می‌توان ذرات مایع و یا جامد را که سخت یا نرم باشند ، همگن کرد.
به عبارت دیگر امواج اولتراسوند می‌تواند شوک هایی تولید کند که در تمام نمونه سبب از بین رفتن سلول‌ها ، اندامک‌ها و لایه‌های زیر سلولی شود. اولتراسوندهای مورد استفاده در آزمایشگاه‌ها برای حجم‌های بین ۱/۵ میلی لیتر تا ۲ لیتر و نوع صنعتی آن در حجم‌های ۰/۵ لیتر تا ۲۰۰۰ لیتر ساخته می‌شوند.
همان طور که گفته شد ، دقت در توانایی هر روش جهت تولید محصول نهایی از اهمیت زیادی برخوردار است.
آنچه از همگن سازی مدنظر است ، تولید نمونه‌هایی است که در تمام نمونه شرایط شیمیایی و فیزیکی یکسان باشد. به‌طور مثال تولید نانو الیاف‌ها و یا استخراج ماده ای خاص از سلول.
برای تولید چنین نمونه‌هایی باید بعضی ویژگی‌های ماده ، حتی ساختار سلولی آن نیز تخریب شود. به‌عنوان مثال اگر به غشاء سالم نیاز بوده و یا فرآیندی خاص برروی غشاء لازم باشد ، فرآیند همگن سازی باید از بین برنده بافت بیرونی سلول باشد ؛ در حالی که تخریب اجزای سلولی کامل صورت نپذیرد ، اما چنانچه به پروتئین‌های فعال نیاز باشد ، به ویژه مواردی که به حرارت نیز حساس است ، از روش‌هایی که تولید حرارت و کف می‌کند نباید استفاده شود و یا اگر کمی سازی یک ماده هدف باشد ، به روشی برای آزاد سازی تمام قسمت‌های آن ماده نیاز است که تمام ساختار سلول را از هم جدا کند. در نتیجه در انتخاب فرآیند همگن سازی روشی را منطبق با نیاز باید برگزید. پس در تشریح و انتخاب روش‌های موجود ، درک دو نکته قوت و محدودیت آنها با ارزش است. به‌طور مثال از همگن سازی Dounce جهت شکستن سلول برای آماده سازی هسته‌ها و کروموزوم‌های سالم استفاده می‌شود.
به‌طور خلاصه کاربرد هموژنایزر در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی را می‌توان به‌صورت زیر دسته بندی کرد:
۱-شکستن سلول ، باکتری ، ویروس و بافت‌ها به‌طور مثال جهت استخراج سلول.
۲- امولسیون در آوردن موادی که به سختی قابل حل هستند مانند روغن در آب و یا ذرات در حد میکرومتر.
۳- مخلوط کردن مواد شیمیایی جهت واکنش بر یکدیگر.
۴- جداسازی ذرات درحد نانومتر در موارد تحقیقاتی پزشکی ، بیوتکنولوژی ، صنعت اتومبیل.
۵- تولید محلول‌های ترکیبی.
در زیر جدولی از کاربردها و روش همگن سازی جهت توضیح بهتر اهداف فرآیند آورده شده است.
از جدول فوق این نکته استخراج می‌شود که بیشتر کاربرد همگن سازی ، تخریب لایه‌های بافت (Disruption) است. این عمل به دو صورت شیمیایی و مکانیکی قابل انجام است. بلوک دیاگرام زیر توصیفی از محدوده کاربرد این روش است.
