생명공학이 적용된 원심분리기

생명공학이 적용된 원심분리기

원심력을 사용한 기계적 프로세스

생명공학은 농업, 산업, 환경, 의학 등 아주 많은 분야에 적용되어 개발되고 있습니다. 그중에서 생명공학이 의학적으로 기계를 개발하는 것에 적용된 사례 중 원심분리기에 대한 이야기를 해볼까 합니다. 원심분리기는 원심력을 사용하여 입자의 크기, 모양, 밀도, 중간 점도 및 로터 속도에 따라 용액에서 입자를 분리하는 기계적 프로세스라고 볼 수 있습니다. 혼합물의 밀도가 높은 성분은 원심 분리기의 축에서 멀어진다고 하면 혼합물의 밀도가 낮은 성분은 축을 향해 이동하는 프로세스를 갖고 있습니다. 화학자와 생물학자는 시험관의 유효 중력을 증가시켜 침전물이 튜브 바닥으로 빠르게 이동할 수 있도록 개발한 것입니다. 침전물 위에 있는 나머지 액체를 상등액이라고 부른다고 합니다. 가해지는 유일한 힘이 중력일 때 입자의 크기와 밀도와 이질 혼합물에서 입자가 분리되는 속도 사이에는 상관관계가 있습니다. 입자의 크기와 밀도가 클수록 혼합물에서 더욱 빨리 분리될 수 있습니다. 원심분리기와 같이 혼합물에 더 큰 유효 중력을 가하면 입자 분리가 더욱 가속화된다고 볼 수 있습니다. 이것은 장기간에 걸쳐 자연적으로 분리되는 입자가 훨씬 더 짧은 시간에 분리될 수 있기 때문에 산업 및 실험실 설정에 이상적이라고 합니다. 원심분리의 속도는 일반적으로 분당 회전수로 표시되는데요. 이것을 RPM이라고 부르는데 이것은 가속도 또는 g로 표시되는 가속도에 의해서 계산됩니다. RPM과 g 사이의 변환 계수는 원심분리기 로터의 변경에 따라 달라지는데요. 원심분리에서 입자의 침전 속도는 입자의 크기와 모양, 원심 가속도, 존재하는 고체의 부피 분율, 입자와 액체 사이의 밀도 차이, 점도의 함수입니다. 가장 일반적으로 사용되는 용도는 고농축 현탁액에서 고형물을 분리하는 것인데, 이는 덜 일관된 침전물이 생성되는 탈수를 위해 하수 슬러지를 처리하는 데 사용되고 있습니다. 뿐만 아니라 원심 분리 방법은 산업 및 실험실 응용 분야에서 매우 다양하게 적용됩니다. 이 과정은 두 개의 혼화 성 물질을 분리하는 데 사용될 뿐만 아니라 거대분자의 유체역학적 특성을 분석하는 데에도 사용되고 있습니다. 생화학과 세포 및 분자 생물학에서 가장 중요하고 일반적으로 사용되는 연구 방법 중 하나라고 볼 수 있습니다. 화학 및 식품 산업에서 특수 원심 분리기는 입자가 포함된 액체의 연속 흐름을 처리할 수 있습니다. 원심 분리는 또한 원자 사이의 질량 차이에 의존하여 우라늄 농축에 사용되는 가장 일반적인 방법입니다. 원심분리기에는 8가지 종류가 있습니다. 미세 원심분리기, 저속 원심분리기, 고속 원심분리기, 초원심분리기, 분석 초원심분리, 분취 초원심분리, 차동 원심분리, 밀도 구배 원심 분리 이렇게 8가지로 나눠지는데요. 이 중 가장 빠른 분리기는 바로 '초원심 분리기'입니다. 미세 원심분리기는 35000 rpm, 고속 원심분리기는 30,000 rpm이라면 초원심분리기는 150,000 rpm으로 미세 원심분리기보다는 약 4배 빠르고, 고속 원심분리기보다는 약 5배 빠르다고 볼 수 있습니다. 가장 빠른 초원심분리기는 매우 빠른 속도로 생물학적 입자의 특성을 연구하기 위해 높은 원심력을 사용하고 있습니다. 현재 초원심분리기는 아까 언급했다시피 150,000 rpm까지 회전할 수 있다. 원형질막, 소포체 및 골 지막, 엔도솜, 리보솜, 리보솜 서브유닛, 플라스미드, DNA, RNA 및 고정각 로터의 단백질에서 파생된 모든 막 소포를 수확하는 데 사용되고 있습니다. 미세 원심분리기 또는 고속 원심분리기와 비교할 때 가장 많이 회전할 수 있는 만큼 훨씬 더 작은 입자를 분리할 수 있다는 것이 가장 중요한 요점입니다. 추가적으로 미세 원심분리기와 고속 원심분리기는 입자를 배치로 분리하는 반면에 초원심분리기는 분자를 배치 또는 연속 흐름 시스템을 갖추고 있습니다. 초원심분리기는 거대분자/리간드 결합 운동 연구의 분리가 가능하며, 혈장에서 다양한 지단백질 분획의 분리 및 아미노산 분석을 위한 생리학적 유체의 탈양성 자화에 사용되고 있습니다. 초 원심분리기는 분석 , 분취 두 가지 종류가 있습니다. 그다음으로 빠른 미세 원심분리기는 이름과 같이 매우 빠른 가속이 가능한 가볍고 작은 부피의 로터를 포함하고 있어 특별히 설계되어 탁상용으로 사용할 수 있는 모델 타입입니다. 이들은 약 0.2~2.0ml까지 샘플의 단기간 원심분리에 주로 사용되고 있는 경량 장치입니다. 즉, 원심분리기를 사용할 샘플의 용량이 적고, 자리 차지를 많이 하지 않는 타입을 선호한다면, 이 미세 원심분리기가 가장 좋습니다. 특히 크기가 작기 때문에 쉽게 운반이 가능하다는 장점이 있고, 필요한 경우에는 냉장실에도 작동할 수 있어 샘플이 냉장보관을 해야 하는 경우에 더욱 사용될 수 있다. 미세 원심분리기는 일반적으로 생물학적 분자, 세포 또는 핵의 작은 샘플이 상대적으로 짧은 시간 간격 동안 높은 RCF를 받아야 하는 연구 실험실에서 사용됩니다. 고속 작동을 위해 설계된 미세 원심 분리기는 최대 35000 rpm에 도달할 수 있으며 최대 30000 x g이며 고속 미세 원심 분리기라고도 부른다고 합니다. 오늘은 이렇게 미세 원심분리기와 초원심분리기에 대해서 알아봤습니다. 다음 글에서는 초원심분리기의 두 가지 종류인 분석과 분취 그리고 고속 원심분리기에 대해서도 알아보도록 하겠습니다.