دستگاه ها و تجهیزات آزمایشگاه ژنتیک مولکولی

آشنایی با دستگاه ها و تجهیزات آزمایشگاه ژنتیک مولکولی

مسلما برای کار در هر آزمایشگاهی ابتدا باید با تجهیزات و دستگاه های آن آشنا شویم ، اگرچه معمولا دستگاه ها بر حسب نوع برند و شرکت سازنده دارای تفاوت هایی هر چند جزئی می باشند اما اساس کار همه ی آن ها یکی است. دستگاه ها و تجهیزات آزمایشگاه ژنتیک مولکولی نیز از برندهای مختلفی هستند که تفاوت های جزیی دارند. در این مقاله آموزشی جامع قصد داریم دستگاه ها و تجهیزات آزمایشگاه ژنتیک مولکولی و نحوه کار با آن ها را بررسی نماییم.

تجهیزات آزمایشگاهی در سه دسته طبقه بندی می شوند:

• تجهیزات essential: کار در آزمایشگاه، بدون استفاده از آنها غیرممکن است.
• تجهیزات beneficial: باعث می شوند آزمایش ها بهتر و موثرتر انجام داده شوند.
• تجهیزات useful: شرایط کار را آسانتر می کنند.

• ترازوی آزمایشگاهی

ترازوی آزمایشگاهی به ترازوی دقیق اطلاق می گردد که در آزمایشگاه جهت توزین مواد استفاده می گردد، ترازو آزمایشگاه بسیار دقیق و بدون خطا است. برای اندازه گیری میزان اسید مایعات و یا به جهت اندازه گیری میزان قلیایی مایعات به کار برده می شود. ترازو آزمایشگاهی دارای محفظه ی توزین است که مواد ارزشمند گرمی در محفظه ، توزین می گردد این امر برای جلوگیری از تاثیر هوا بر وزن مواد می باشد.

انواع ترازوی دیجیتال آزمایشگاهی

برای تقسیم بندی ترازوی آزمایشگاهی دستگاه ها را بر اساس دقت در توزین دسته بندی می نمایم و دسته بندی ترازو بر اساس دقت شامل دقت های یک گرم، یک دهم گرم، یک صدم گرم، یک هزارم گرم، یک ده هزارم گرم و یک صد هزام گرم می شود.

شیئی که قرار است وزن شود فشاری (p) را روی کفه دستگاه وارد می کند . این کفه و اهرمی که آن را در جای خود ثابت ساخته ( Load-Receiving) نام دارد. عمل اصلی این قسمت تبدیل فشار (p) به سیگنال فشار (F) است. در زیر Load-Receiving  یک سلول حساس وجود دارد که نیروی F را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می کند . به این قسمت (Load Cell) یا ( Transducer) گویند.
سیگنال ارسال شده از Transducer وارد پردازشگر شده، در مدارهای آنالوگ و دیجیتال پردازش و خروجی آن بر روی صفحه نمایشگر به صورت وزن شیئی نمایش داده می شود.

• سمپلر (میکروپیپت)

از مهمترین و پرکاربرد ترین ابزار های موجود در آزمایشگاه مولکولی می باشد که از آن برای برداشت و انتقال حجم معینی از مایعات و محلول های مورد نظر استفاده می گرد. اساس کار سمپلر ها مکانیکی بوده و با نیروی دست عمل مکش و تخلیه صورت میگیرد   سمپلرها می توانند به چند حالت باشند.

1- سمپلر ثابت: فقط حجم معین و تعیین شده ای را جابجا می نماید .

2- سمپلر متغیر:  قابل استفاده بر روی حجمی بین کمترین و بیشترین حجم تعیین شده می باشد .

3- سمپلر چند کاناله: به دو دسته سمپلر 8 کاناله و سمپلر 12 کاناله تقیسم می شوند تا بصورت همزمان و یکجا در رک ها بکار گرفته شوند

• هات پلیت مگنت(هیتر استیرر)

از این دستگاه بیشتر برای گرم کردن یکنواخت بـه همـراه هـم زدن خودکار محلـول هـای داخـل ظـروف آزمایـشگاهی استفاده می شود

سه نوع پیچ تنظیم بر روی آن وجود دارد که از پیچ ترمـو بـرای تنظیم درجه حرارت تولیدی و از پیچ تایمر برای تنظیم مدت زمان گرم کردن نمونـه ها و از پیچ سرعت همزن هم برای تنظیم سرعت همزن مغناطیسی استفاده می شود بدین صورت که برای استفاده از همزن مغناطیسی یک قطعـه کوچـک مغناطیـسی مخصوص را داخل ظرف محلول انداخته و بعـد از گذاشـتن ظـرف بـر روی صـفحه دستگاه ، همزن مغناطیسی آن را فعال می کنند و بدین ترتیب با چرخیـدن قطعـه کوچک داخل ظرف محلول هم زده می شود.

• بن ماری یا حمام آب (bain-marie/water bath)

بن ماری ها از فولاد ساخته شده و توسط یک رنگ الکتروستاتیک با توانایی جذب و مقاومت بالا در مقابل شرایط محیط آزمایشگاه، پوشیده می‌شوند. بن ماری ها دارای یک قطعه هستند که کـنترل‌ها درون آن جای گرفته‌اند. بن ماری، دارای یـک مـحفظه تانک بوده که ضد‌زنگ و دارای مجموعه‌ای از رزیستورهای الکتریکی در قسمـت پـایین آن هستند. در این دستگاه‌ها، حرارت تولید شده به مایع درون تانک (آب یا روغن) منتقل شده و بدین وسیله، مایع درون محفظه تانک به کمک وسیله‌های کنترل کننده(ترموستات و …) به دمای مورد نظر می‌رسد و ثابت می ماند

محدوده دمایی بن ماری از دمای اتاق تا 100 درجه سانتیگراد می باشدو به منظور انجام انکوباسیون مورد استفاده قرار می‌گیرد. از بن ماری به منظور گرم کردن و ذوب کردن نمونه‌ها نیز استفاده می‌شود.

انواع مختلف بن ماری:

1- بن ماری آبی (Water bath)

2- بن ماری روغنی

3- حمـام مهـره بـدون آب (Waterless bead bath): حـاوی مهـره‌های خاص از جنس فلزهای جامد قابل برگشت به طبیعت بوده و فاقد آلودگی‌هایی همچون قارچ‌ها، جلبک‌ها و باکتری‌ها که در آب درون محفظه تانک است که دربــن‌مـاری‌هـای معمـولـی مشـاهـده مـی‌شـود، است.

• سانتریفوژ

سانتریفیوژ یکی از پر مصرف ترین وسایل آزمایشگاهی می باشد که ذرات سوسپانسیون را از مایع آن جدا می کند. همچنین می تواند باعث تفکیک دو مایع با تراکم متفاوت گردد. این مایعات می توانند مایعات بدن(سرم و پلاسما) باشند.

سانتریفوژ(با زاویه ثابت) یا Angle head: در این نوع سانتریفوژ لوله ها در یک زاویه ثابت قرار گرفته و در هنگام چرخش با همین زاویه می چرخند و به سرعت بالایی هم می رسد در زاویه بین 40-25 درجه ثابت قرار گرفته (مثل سروفیوژ). در این مدل، رسوب به صورت مورب در دیواره لوله قرار گرفته و رسوب شل یا loose است.

سانتریفوژ افقی یا Fixed angle Horizontal head یا swining bucket یا vertical access : سانتریفوژهای با جا لوله ای متحرک که باعث چرخش لوله ها و تغییر موقعیت آنها از عمودی به افقی می شود در این نوع سانتریفیوژ رسوب در ته لوله به صورت packed و محکم است و رسوب سفت یا firm است.

سانتریفوژ دستگاهی است که با استفاده از نیروی گریز از مرکز، اجزای یک محلول را که دارای دانسیته های متفاوت می باشند، از هم جدا می کند.

• فریزر آزمایشگاهی

فریزر های آزمایشگاهی معمولا” دمای مورد نیاز از 10- تا 70- درجه سانتیگراد دارند و به دو صورت صندوقی و ایستاده هستند.

روش کار فریزر همانند یخچال است با این تفاوت که ترموستات آن برای دمای پایین‌تری تنظیم می‌شود. همچنین مناسب است که از گاز مبردی استفاده شود که دمای تبخیر آن پایین‌تر باشد.

در فریزرهای پرقدرت از فن خنک کننده، برای خنک‌کردن کمپرسور و کندانسور استفاده می‌شود.

• نانودراپ

نانودراپ، اسپکتروفتومتر بدون نیاز به کووت است و تنها با استفاده از 1 الی 2 میکرولیتر از نمونه قادر است در زمانی کمتر از 10 ثانیه کلیه طول موج­های موجود در طیف مورد نظر را با دقت 1 نانومتر، اسکن نماید و غلظت یا جذب نوری ماده مورد نظر را نیز تعیین کند.

در آزمایشکاه مولکولی جهت تعیین غلظت اسید های نوکلئيك به کار می رود.

اسپکتروفتومتر نانودراپ شامل مدل های uv-vis و فلورسانس می باشد.

مدل های uv-vis شامل: NanoDrop 2000 ،NanoDrop 2000c ،NanoDrop one ،NanoDrop one c.

مدل های فلورسانس شامل: NanoDrop 3300

اساس کار شکست نور و محاسبات حاصل از بررسی ضرایب شکست نور در محیط مایع برای مواد گوناگون به ویژه اسیدهای نوکلئیک و پرونئین ها می باشد.

• ترمال سایکلر

ترمال سایکلر(Thermal cycler)، که با نام‌های دیگری چون ترموسایکلر، ماشین PCR، و یا تکثیر کننده DNA شناخته می‌شود، ابزاری آزمایشگاهی است که عموما برای تکثیر قطعات DNA استفاده می‌شود و این کار را به کمک واکنش زنجیره‌ای پلی مراز (PCR) و با اعمال دمای مختلف با در بازه های زمانی مشخص انجام می‌دهد.

ترمال سایکلر می تواند به صورت غیر گرادیانت و گرادیانت باشد که گرادیانت دارای قابلیت اجرای نمونه های متعدد توسط فن آوری انعطاف پذیری دما جهت annealing مختلف در یک Run باشد.

این دستگاه دارای قطعه گرمایی با سوراخ‌هایی است که لوله‌های دارای مخلوط مورد نظر را درون خود جای می‌دهد که به اصطلاح به آن ها well یا چاهک گفته می شود.

بیشتر بخوانید:

• آزمایش PCR (واکنش زنجیره ای پلیمراز)

دستگاه ترمال سایکلر Real Time PCR

دستگاه Real-time PCR قادر به ثبت لحظه به لحظه فرایند تکثیر رشته DNA می باشد و در آزمایشگاه مولکولی کاربرد اصلی آن آنالیز کمی بیان ژن می باشد.

در سالیان اخیر دستگاه های چند کاناله تولید و عرضه شدند که این دستگاه‌ها قادرند به صورت همزمان چندین طول موج نوری متفاوت را تابانیده و بازتابش آن را ثبت نمایند. دراین تکنیک، برای تعیین غلظت DNA از رنگ­ های فلورسانس و یا شاخص های الیگونوکلئوتیدی فلورسانس استفاده می شود.

دستگاه های ریل تایم توسط کمپانی های شناخته شده و برند ABI، bio-rad، illumina و Qiagen تولید می شوند.

در این دستگاه نمایانگر (Detector)  ماده ی فلورسانت درطی واکنش متناسب با میزان محصولات هر سیکل آزاد می شود ومیزان فلورسنت شناسایی و ثبت می گردد.

بیشتر بخوانید:

• انواع روش ها، چرخه واکنش و برنامه دمایی در تکنیک Real Time PCR

برای یادگیری کار با دستگاه های آزمایشگاه ژنتیک مولکولی

از طریق لینک دوره های آموزشی تخصصی آزمایشگاه می توانید اقدام نمایید.

• الکتروفورز

الکتروفورز روشی است که در آن نمونه هایی که بار الکتریکی دارند، تحت تأثیر یک میدان الکتریکی از میان شبکه ای متخلخل حرکت می کنند. سرعت حرکت مولکول ها در این شرایط نه تنها تحت تاثیر بار الکتریکی است بلکه عواملی دیگری نظیر اندازه و شکل مولکول نیز در این امر دخیل هستند. به همین دلیل الکتروفورز روشی مناسب و کارآمد در جداسازی مولکول مورد استفاده قرار می گیرد.

دستگاه الکتروفورز از بخش های زیر تشکیل شده است : محفظه، منبع تغذیه الکتریکی، محیط پشتیبان

محفظه الکتروفورز از دو سلول مجزا تشکیل یافته که در یکی آند( الکترود مثبت ) و در دیگری کاتد(الکترود منفی ) قرار می گیرد. جنس الکترودهای به کار رفته معمولا گرافیت (کربن) یا پلاتین است. الکتروفورز بدین دلیل اتفاق می افتد که ذرات معلق در مایع معمولا دارای بار الکتریکی سطحی هستند و میدان الکتریکی نیروی کولونی الکترواستاتیک به این ذرات باردار اعمال می‌کند

الکتروفورز به دو صورت الکتروفورز افقی (الکتروفورز ژل آگارز)/ AGE و الکتروفورز عمودی (ژل پلی اکریل آمید)/ PAGE انجام می شود که الکتروفورز PAGE دارای قدرت تفکیک بیشتری است.

بیشتر بخوانید:

• تکنیک الکتروفورز، انواع آن و دستورالعمل انجام آزمایش

• ژل داکیومنتیشن یا مستند­ساز ژل

به منظور تصویر برداری و مستند سازی نوکلئیک اسید و پروتئین یا ژل های آگارز یا اتیدیوم بروماید از این دستگاه استفاده می شود.

کمی لومینسانس : به شکل کلی برای وسترن بلات به کار گرفته می شود ، اتیدیوم بروماید (UV)، دوربین دیجیتال CCD، کمی لومینسانس، فلورسانس سه رنگ، دنسیتومتری و آشکار سازهای نور مرئی به این منظور به چشم می خورند که نتایج کمی(مقداری)، باند های پروتئینی و نوکلئیک اسیدی، بلات های نقطه ای و میکروپلیت ها را ثبت کنند.

در دستگاه ژل داک یک دستگاه ترانس ایلومینیتور نوری(UV) ، یک هود یا یک اتاقک تاریک به منظور حفاظت از منابع نوری خارجی و محافظت از کاربر در برابر معرض گذاری با UV ، و یک دوربین CCD یا CMOS به منظور ثبت تصویر ، دیده می شود

• اتوکلاو

اتوکلاو دستگاهی است که برای استریل کردن مواد و تجهیزات در آزمایشگاه به کار می­رود. استرلیزاسیون توسط فشار شدید بخار در دمای 121 درجه سانتی گراد به مدت 15 یا 20 دقیقه انجام می ­شود که این زمان بستگی به نوع ماده و محتوای اتوکلاو دارد. اتوکلاو ها در ابعاد و مدل های مختلف موجود هستند.

صفحه اتوکلاو در بالا:

دستگاه اتوکلاو شبیه زودپز است. اتوکلاو توسط پیچ هایی در پایین بسته می شود و فشار سنجی در بیرون برای کنترل فشار قرار دارد. این دستگاه ها نیاز به منبع حرارت خارجی دارند و بسیار خطرناک هستند.

صفحه اتوکلاو رو به رو:

این اتوکلاو ها جعبه ای شکل هستند و در درونشان مجهز به واحد تبدیل آب به بخار دارند که برای استریل کردن استفاده می شود

•  PHمتر

PHمتر وسیله ای الکترونیکی برای سنجش پتانسیل H+”اسیدی یا قلیایی” در محیط مورد نظر می باشد و معمولا شامل دو قسمت اصلی الکترود “سنسور”و دستگاه PH متر “ترنسمیتر” می شود.

انواع مختلف  PH سنج

PH سنج رتابل که با انرژی الکتریکی باتری کار می کند که در آزمایشگاه و محیط بیرون کارایی دارد. الکترود این نمونه قابل تعویض میباشد و شامل انواع پراپ پلکسی گلس و پراپ شیشه ای وپراپ مخصوص جامدات می باشد.

PH متر قلمی، ارزان ترین و کوچک ترین نوع pH متر می باشد که به نسبت PHمتر پرتابل از دقت کمتری برخوردار است.

PH سنج رومیزی، در آزمایشگاه ها کاربرد دارد و با آدابتور تغذیه میشود این PHمتر ها دارای نگهدارنده الکترود می باشند.

برای اجاره فضای آزمایشگاهی و اجاره تجهیزات آزمایشگاه ژنتیک مولکولی

از طریق لینک خدمات آزمایشگاهی می توانید اقدام نمایید

در مقاله فوق به مهم ترین و پرکاربرد­ترین دستگاه­ها و تجهیزات آزمایشگاه مولکولی اشاره شد اما به دلیل حساسیت تجهیزات به کار رفته در آزمایشگاه مولکولی، انجام کالیبراسیون تجهیزات لازم و ضروری است. کالیبراسیون معمولا اشاره به عمل ارزیابی و تنظیم دقت و صحت تجهیزات اندازه گیری دارد . هدف از کالیبراسیون تجهیزات آزمایشگاهی حذف یا کاهش خطای قرائت های یک دستگاه در طول یک طیف برای تمامی ارقام پیوسته است.