هنگامی که صحبت از آزمایشگاه و محیط‌های اینچنینی می‌شود همیشه لیستی از لوازم و تجهیزات آزمایشگاهی به ذهن خطور می‌کند که شاید خیلی از اوقات کاربرد اصلی آن‌ها را ندانیم یا اینکه فقط اسم این تجهیزات آزمایشگاهی را از گوشه و کنار شنیده باشیم و هیچ وقت فرصت کار کردن با آن‌ها را پیدا نکرده باشیم. به طور کلی دستگاه‌ها و تجهیزات آزمایشگاهی را می‌توان به دسته‌ها و گروه‌های مختلفی تقسیم کرد اما موضوع بحث و بررسی این تحقیق، تجهیزات تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی است. تجهیزات تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی طیف گسترده‌ای از تجهیزات آزمایشگاهی هستند که اولاً بسیار دقیق هستند و دوما هدف اصلی آن‌ها تجزیه و تحلیل یا آنالیز کمی و کیفی نمونه‌ها یعنی بررسی آرایش شیمیایی یک نمونه و اجزای تشکیل دهنده آن است. این تجهیزات به افرادی که در آزمایشگاه‌ها کار می‌کنند اجازه می‌دهد تا بتوانند روش‌ها و رهیافت‌های آزمایشی مختلفی را در پیش گرفته و انجام دهند. با توجه به اهمیت تجهیزات تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی و کاربرد وسیع آن‌ها در حوزه‌های آزمایشگاهی در ادامه این تحقیق، به بررسی تخصصی و جامع این دستگاه‌ها پرداخته می‌شود.
به طور کلی می‌توان گفت که تجهیزات آنالیز آزمایشگاهی کاربردهای بسیار وسیعی دارند و در حوزه‌های بسیار گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند. این دستگاه‌ها تنها در محیط‌های آزمایشگاهی مورد استفاده قرار نمی‌گیرند و حوزه وسیع‌تری را پوشش می‌دهند؛ به عنوان مثال در زمینه‌های شیمی تجزیه، آنالیز بالینی، تست‌ها و آزمایش‌های زیست محیطی، تجزیه و تحلیل مواد غذایی و آشامیدنی، تجزیه و تحلیل و آزمایش‌های پزشکی قانونی، تحقیق بر روی علوم زیست شناختی نظیر متابولیک، ژنومیک و پروتئومیکس، تحقیق و بررسی بر روی ساختار مواد، آزمایش‌های مربوط به نفت، گاز و پتروشیمی، آزمایش‌های مربوط به آب و فاضلاب، تجزیه و تحلیل‌های مربوط به داروشناسی و … می‌توان از تجهیزات تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی استفاده کرد.
کاربرد دستگاه‌های تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی
همان طور که پیش از این نیز توضیح داده شد تجهیزات تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی می‌توانند برای کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار بگیرند که بعضی از متداول‌ترین و معروف‌ترین آن‌ها شامل طیف سنجی، طیف سنجی جرمی، آنالیز الکتروشیمیایی، آنالیز حرارتی، آنالیز جداسازی، آنالیز میکروسکوپی و … هستند.
نکات مهم در خرید دستگاه‌های تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی
اگر قصد خرید یک یا چند مورد از تجهیزات تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی را دارید باید گفت که خرید این نوع دستگاه‌ها کار آسانی نیست و احتیاج به دقت و بررسی زیادی دارد چرا که محصول نهایی می‌تواند روی نتیجه حاصله و آزمایش‌هایی که انجام می‌دهید تأثیر گذار باشد. سعی کنید پیش از خرید دستگاه‌های تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی برخی موارد را حتماً مد نظر قرار بدهید و به آن‌ها توجه کنید. دقت دستگاه، حساسیت دستگاه، وضوح، سیگنال/نویز، ابعاد دستگاه، پرتابل بودن/نبودن دستگاه و قابلیت و امکان پذیری آزمایش چند پارامتر مختلف، برخی از مهم‌ترین این موارد هستند. تا اینجا با زمینه‌های قابل استفاده، کاربرد دستگاه‌های تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی و نکات مهم در زمان خرید این دستگاه‌ها آشنا شدید؛ در ادامه یکی از گسترده‌ترین گروه‌های این تجهیزات آزمایشگاهی یعنی دستگاه‌های جنرال آزمایشگاهی را بررسی خواهیم کرد و نکات مهم در زمان خرید آن‌ها را بررسی می‌کنیم و برخی از مهم‌ترین و پر کاربردترین این دستگاه‌ها معرفی خواهند شد.
دستگاه‌های جنرال آزمایشگاهی
دستگاه‌های جنرال آزمایشگاهی که گاهی از آن‌ها با عناوینی چون دستگاه‌های عمومی آزمایشگاهی و تجهیزات عمومی آزمایشگاهی نیز یاد می‌شود دستگاه‌هایی هستند که کاربرد عمومی دارند و تقریباً در تمام آزمایشگاه‌ها می‌شود آن‌ها را پیدا کرد، همچنین در حوزه‌ها و زمینه‌های مختلف کاری کاربرد دارند. این دستگاه‌ها طیف و محدوده بسیار وسیعی دارند و دستگاه‌های مختلفی را شامل می‌شوند.
از تجهیزات عمومی آزمایشگاهی در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی، آزمایشات تشخیصی در آزمایشگاه‌های پزشکی، لابراتوارهای تحقیقاتی و توسعه‌ای و آزمایشگاه‌های آموزشی و غیره به شکل گسترده‌ای می‌توان استفاده کرد.
نکات مهم در خرید دستگاه‌های جنرال آزمایشگاهی
به طور کلی در زمان خرید دستگاه‌های جنرال آزمایشگاهی لازم است به مواردی همچون دلیل نیاز به دستگاه، بودجه موجود برای این کار، اندازه فضای موجود برای این کار، ابعاد دستگاه مورد نظر، ظرفیت دستگاه، حساسیت و دقت دستگاه و پرتابل بودن/نبودن دستگاه دقت شود. برخی از دستگاه‌های جنرال آزمایشگاهی عبارتند از:
دستگاه اسپکتروفتومتر: این دستگاه از جمله دستگاه‌های مورد استفاده در زمینه طیف سنجی است و برای اندازه گیری شدت نور نسبت به طول موج کاربرد دارد.
دستگاه سانتریفیوژ: این دستگاه یکی از پرکاربردترین دستگاه‌های آزمایشگاهی است که به طور کلی برای جداسازی ذرات از یکدیگر و دست یابی به ترکیبات تشکیل دهنده یک مخلوط مورد استفاده قرار می‌گیرد. دستگاه سانتریفیوژ کاربرد بسیار وسیعی دارد و می‌تواند در صنایع مختلف پزشکی، صنعتی و کشاورزی مورد استفاده قرار بگیرد.
دستگاه شیکر آزمایشگاه: دستگاه شیکر هم یکی دیگر از دستگاه‌های بسیار مهم و کاربردی در آزمایشگاه‌ها به ویژه آزمایشگاه‌های تشخیص، کنترل کمی و کیفی و تحقیقاتی است. کار اصلی این دستگاه مخلوط کردن مایعات است و از آنجا که در زمان کار با مواد شیمیایی، هم زدن و مخلوط کردن مواد خیلی اهمیت دارد و می‌تواند نتیجه آزمایش را تحت تأثیر قرار بدهد، استفاده از این دستگاه بسیار اهمیت پیدا می‌کند. به طور معمول در استفاده از شیکرها شما می‌توانید دو ویژگی سرعت و زمان را مشخص کنید و براساس آن آزمایش‌های مختلفی را انجام بدهید.
شیکرها انواع و اقسام مختلفی دارند که عبارتند از:
شیکرهای ورتکس، شیکرهای صفحه‌ای، شیکرهای اوربیتالی، شیکر انکوباتور، شیکر خورشیدی
دستگاه‌های انکوباتور آزمایشگاهی: دستگاه انکوباتور آزمایشگاهی نیز یکی از مهم‌ترین و پرکاربردترین دستگاه‌های جنرال آزمایشگاهی است. در این دستگاه شما می‌توانید میزان رطوبت، دما، اکسیژن و دی اکسید کربن را تنظیم کنید و محیط بسیار مناسبی را برای کشت سلول، باکتری و بافت ایجاد کنید. در رابطه با کاربردهای این دستگاه هم باید گفت که از این دستگاه در بسیاری از تحقیقات بیوشیمیایی، ژنتیکی و فرآورده‌های غذایی استفاده می‌شود. به طور کلی می‌توان دستگاه‌های انکوباتور آزمایشگاهی را به چهار دسته معمولی، شیکردار، یخچال دار و CO2 تقسیم کرد.
دستگاه هموژنایزر: این دستگاه یکی از تجهیزات جنرال آزمایشگاهی است که برای هموژنیزاسیون یا به عبارت دیگر همگن سازی مواد مایع و جامد به کار می‌رود. در واقع این دستگاه با استفاده از مکانیزمی که در آن تعبیه شده است می‌تواند مواد مختلف را به ذرات کوچک و متناسب خرد کند.
از جمله ویژگی‌های این دستگاه آن است که زمانی که شما از دستگاه استفاده می‌کنید امکان این که نمونه‌های شما دچار آلودگی شود کمتر است، از طرف دیگر کار کردن با این دستگاه سر و صدای خیلی زیادی ایجاد نمی‌کند و مدت زمان انجام کار هم در این دستگاه پایین است. به طور کلی می‌توان دستگاه هموژنایزر را به سه دسته کلی تقسیم کرد:
دستگاه همزن مغناطیسی: این دستگاه که از آن با عناوینی چون دستگاه استیرر یا Magnetic Stirrer هم یاد می‌شود یکی از دستگاه‌های بسیار خوب و کاربردی در آزمایشگاه‌هاست و اغلب در محیط‌های آزمایشگاهی شیمی و زیست شناسی از آن استفاده می‌شود. کاربرد این دستگاه‌ها در هم زدن و مخلوط کردن مایعات است و از این لحاظ می‌توان گفت جایگزین مناسبی برای شیکرهای آزمایشگاهی هستند. برخی از این همزن‌های مغناطیسی قابلیت‌های ویژه‌ای نیز دارند به عنوان مثال بعضی از آن‌ها امکان گرمادهی به مایع را هم دارند و می‌توانند به ماده مورد نظر گرما بدهند. به این نوع دستگاه‌های همزن مغناطیسی اصطلاحاً هیتر استیرر Heater Stirrer گفته می‌شود.
دستگاه حمام آب آزمایشگاهی: این دستگاه یکی از تجهیزات عمومی آزمایشگاهی است که به وسیله کنترل کننده دمایی که دارد می‌تواند دمای آب را به خوبی کنترل کند و آن را در یک عدد مشخص حفظ کند. این دستگاه این امکان را برای شما فراهم می‌کند تا بتوانید مایعات مورد نظرتان را به صورت تدریجی گرم کنید و دمای آن را ثابت نگهدارید. از طرف دیگر، حمام آب آزمایشگاهی این ویژگی را هم دارد که می‌تواند با جلوگیری از تبخیر بیش از حد، مانع تغییر غلظت مواد شود. کار با این دستگاه بسیار آسان است و اصل کاری که لازم است شما انجام بدهید این است که دمای مورد نظر برای مایعی که می‌خواهید گرم کنید را مشخص کنید، بعد از آن دستگاه شروع به کار می‌کند و با استفاده از چراغ کنترلی که دارد به شما نشان می‌دهد که در حال گرم کردن است. در نهایت زمانی که مایع شما به دمای مورد نظر رسید، چراغ کنترلی دستگاه به حالت on/off تغییر می‌کند و از این طریق به شما نشان می‌دهد که دمای مایع تنظیم شده است.
به طور کلی این حمام‌ها در موارد زیر به کار گرفته می‌شوند:
دستگاه تیتراتور آزمایشگاهی: دستگاه تیتراتور یکی از دیگر از تجهیزات و وسایل آزمایشگاهی جنرال است که برای تعیین غلظت نامشخص یک محلول براساس غلظت مشخص محلول دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
دستگاه اندازه گیری BOD یا BOD متر: دستگاه BOD متر جهت اندازه گیری اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی (Biochemical Oxygen Demand-BOD) طراحی شده است و یکی از دقیق‌ترین تجهیزات جنرال آزمایشگاهی است که می‌تواند مقادیر BOD را با دقت بالا و در واحد میلیگرم در لیتر نمایش دهد. این دستگاه کاربردهای مختلفی دارد که برخی از مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:
1- اندازه گیری BOD در آزمایشگاه‌های آب و فاضلاب
2- اندازه گیری BOD در مراکز پژوهشی و تحقیقاتی (تحقیق بر روی آب مصرفی صنایع، پساب دامداری‌ها و غیره)
3- اندازه گیری BOD در آزمایشگاه‌های تجزیه
4- اندازه گیری BOD در کارخانجات تصفیه فاضلاب
یکی از بهترین نمونه‌های دستگاه‌های BOD دستگاه BOD Trak II ساخت کمپانی HACH است. این دستگاه‌ها قابلیت‌های بسیار خوبی نظیر برنامه اندازه گیری 5، 7 و 10 روزه، صفحه نمایش بزرگ و رنگی، امکان قرائت داده‌ها به صورت پیوسته و خاموش شدن به صورت اتوماتیک را دارد.
امروزه روش‌های آنالیز دستگاهی با کمک تکنولوژی‌های پیشرفته و سریع در حوزه‌های مختلف از قبیل پزشکی، داروسازی، محیط زیست، مواد، نساجی، کشاورزی و منابع طبیعی، معدن، شیمی، نفت، گاز، پتروشیمی، نانوتکنولوژی، بیوتکنولوژی و … به یاری محققین شتافته و با بهره گیری از روش‌های نوین پاسخگوی نیاز آن‌ها شده است.
دستگاه کروماتوگرافی
واژه کروماتوگرافی امروزه به دسته‌ای از روش‌ها اطلاق می‌شود که در آن‌ها جداسازی بر اساس تمایل نسبی هر جز به فاز ساکن است. گونه‌ای که تمایل بیشتری به فاز متحرک دارد با سرعت بیشتری حرکت می‌کند و بالعکس، گونه‌ای که به فاز ساکن تمایل بیشتری دارد، با سرعت کمتری در طول ستون حرکت می‌کند. کروماتوگرافی گازی یکی از روش‌های کروماتوگرافی است که برای بررسی و جداسازی مواد فرار بدون تجزیه شدن آن به کار می‌رود. در کروماتوگرافی فاز متحرک یک گاز بی اثر (هلیوم، نیتروژن) و فاز ساکن یک جسم جامد یا لایه نازکی از یک مایع غیر فرار است. در کروماتوگرافی گازی، جداسازی اجزای یک مخلوط متناسب با میزان توزیع اجزای تشکیل دهنده مخلوط بین فاز متحرک گازی و فاز ساکن جامد یا مایع صورت می‌گیرد.
کروماتوگرافی گازی- طیف سنجی جرمی
روش کروماتوگرافی گازی-طیف سنجی جرمی یکی از تکنیک‌های مؤثر و پرکاربرد در حوزه آنالیز مواد است. این تکنیک از ادغام تکنیک جداسازی با دستگاه GC) Gas Chromatography) و تکنیک تشخیصی قدرتمند MS) Mass Spectrometry) برای آنالیز بهتر نمونه استفاده می‌کند. در این دستگاه در حالی که دستگاه GC جداسازی ترکیبات فرار را بر عهده می‌گیرد، طیف سنج جرمی کمک می‌کند که تک‌تک اجزای جدا شده براساس خاصیت جرمی با دقت بالایی شناسایی شوند. کروماتوگرافی گازی برای آنالیز کمی و کیفی ترکیبات آلی در مایعات بیولوژیکی، امکان تفکیک و شناسایی و تعیین کمترین متابولیت‌های فرار در مایعات بیولوژیکی، آنالیز ترکیبات فرار آلی در ماتریکس‌های پیچیده جداسازی و شناسایی اجزا تشکیل دهنده یک مخلوط از مواد فرار و تجزیه کمی آن‌ها کاربرد دارد.
در ادامه به برخی از مهم‌ترین کاربردهای GC-Mass در زمینه‌های مختلف پرداخته می‌شود.
کاربردهای دستگاه GC-MS
دستگاه GC-MS یک ابزار تحقیقاتی جدید است که با کاربردهای فراوان خود، راندمان بالا و نتایج قابل اعتماد، نقش کلیدی در زمینه‌های تحقیقاتی، کنترل کیفی و پیشرفت علم و تکنولوژی بازی می‌کند. از دستگاه GC Mass در حوزه‌های مختلفی از جمله پزشکی و داروئی، تحقیقات محیط زیستی، آنالیز مواد غذائی، نوشیدنی و اسانس‌ها، بررسی موارد جنایی و پزشکی قانونی، آزمایش مواد بیولوژیکی بدن و آفت‌کش ها، آنالیز هیدروکربن‌ها، عوامل شیمیایی، تحقیقات ژئوشیمی و کاربردهای صنعتی استفاده می‌شود که در ادامه به اختصار توضیح داده می‌شوند.
کاربرد GC-MS در پزشکی و داروسازی
ده‌ها بیماری متابولیک مادرزادی وجود دارند که در حال حاضر در تست غربالگری نوزادان با استفاده از دستگاه GC-Mass قابل تشخیص هستند. دستگاه GC-MS می‌تواند ترکیباتی که موجب اختلالات متابولیکی و ژنتیکی می‌شوند را حتی در غلظت‌های کم در ادرار نوزاد تشخیص دهد، ترکیباتی که در شرایط معمولی وجود ندارند. از دیگر کاربردهای دستگاه GC Mass به دست آوردن نسبت کربن 13 به کربن 12 توسط اسپکترومتر جرمی نسبت ایزوتوپ (IRMS) است. علاوه بر موارد ذکر شده، استفاده از دستگاه GC-MS در تحقیقات سم شناسی بالینی نیز از کاربردهای رو به افزایش آن است. در صنایع داروسازی هم از دستگاه کروماتوگراف گازی اسپکترومتر جرمی به طور گسترده‌ای در بخش‌های تحقیقاتی، تولید، کنترل کیفیت و تضمین کیفیت دارو استفاده می‌شود. دستگاه جی سی مَس معمولاً برای تشخیص ناخالصی داروهای سنتزی جدید در شیمی دارویی و بیوتکنولوژی داروئی استفاده می‌شود.
کاربرد GC-MS در جرم شناسی
از کاربردهای دستگاه کروماتوگراف گازی اسپکترومتر جرمی در پزشکی قانونی و جرم شناسی، می‌توان به آنالیز ذرات مشکوک، بررسی بقایای ناشی از آتش سوزی، تشخیص مواد نیروزا در بدن ورزشکاران از طریق آزمایش ادرار و همچنین یافتن سموم و آستروئیدها در نمونه‌های بیولوژیکی بدن مظنونین و قربانیان اشاره کرد.
دستگاه GC-Mass در تحقیقات محیط زیست
دستگاه جی سی مس ابزاری کارآمد و مقرون به صرفه در ردیابی و اندازه گیری آلاینده‌های آلی موجود در محیط زیست مانند فنول ها و کلروفنول ها در آب و خاک، هیدروکربن‌های آروماتیکی چند حلقه‌ایPHP، بنزین بدون سرب، دیوکسین ها، دی بنزوفوران ها، سموم آفت کش ارگانوکلرین و علف‌کش‌ها، آفت‌کش‌های هالوژندار و گوگرد در هوا مناسب است. همچنین از دستگاه GC-MS در شناسایی ترکیبات مخرب لیگنین، آفت‌کش‌ها در اسفناج، آنالیز کارباماتنزین و متابولیت های آن در آب‌های تصفیه شده فاضلاب و آستروئیدها نیز استفاده می‌شود.
دستگاه GC-MS در صنایع غذائی و نوشیدنی‌ها
مواد غذائی و نوشیدنی‌ها به طور طبیعی دارای ترکیبات آروماتیک و معطر هستند یا اینکه این ترکیبات طی فرآیند تولید در آن‌ها به وجود می‌آید و امکان اندازه گیری مقدار دقیق آن‌ها با GC-MS وجود دارد. علاوه بر آن از دستگاه GC-Mass به طور گسترده‌ای برای آنالیز استرها، اسیدهای چرب، الکل‌ها و آلدهید ها در مواد غذائی استفاده می‌شود. همچنین از دستگاه جی سی مس برای تشخیص آلاینده‌های مواد غذایی، تشخیص تقلب در روغن‌هایی مانند روغن زیتون، روغن استوخودوس و تعیین مقدار اسانس‌های افزودنی، ترکیبات معطر، منتول، عصاره‌ها، تری گلیسیرید، باقیمانده سموم کشاورزی و آنالیز فنول در آب آشامیدنی استفاده می‌شود.
آنالیز مواد بیولوژیکی بدن با GC-MS
از دستگاه GC Mass می‌توان برای تجزیه و تحلیلی مایعات بیولوژیکی بدن مانند خون و ادرار، تشخیص مواد مخدر، باربیتورات ها، الکل‌ها و داروهای ضد تشنج، داروهای بیهوشی، آنتی هیستامین‌ها، داروهای آرامبخش و ضد صرع استفاده کرد. همچنین از کروماتوگرافی گازی اسپکترومتر جرمی برای تشخیص آلودگی‌های خون، متابولیت در سرم، اندازه گیری اسید چرب در میکروب‌ها، بررسی حضور آستروئید آزاد و حتی تشخیص وجود آفت‌کش‌های ارگانوکلرین در مواد غذائی و آب آشامیدنی مصرفی استفاده کرد.
بررسی عوامل شیمیایی و امنیتی با GC-Mass
از کاربردهای GC-MS در بررسی عوامل شیمیایی می‌توان به فرآیند تجزیه شیمیایی و تشخیص عوامل منفجره مانند سومان و سارین جهت پیش بینی خطر انفجار و افزایش امنیت اشاره کرد.
کاربردهای صنعتی دستگاه GC-MS
از کاربردهای دستگاه قدرتمند جی سی مس در صنایع مختلف می‌توان آنالیز گازهای معدنی، حلال‌های معطر و آروماتیک، تشخیص ناخالصی‌هایی مانند استایرن، زایلن، دیول، گلایکول و ترکیبات آلرژیک در مواد آرایشی، آمینو الکل‌ها در آب، تعیین فرمیک اسید موجود در اسید استیک را نام برد. از اسید استیک در سنتز استات سلولز، پلی اتیلن، پلی ونیل و الیاف مصنوعی استفاده می‌شود.
آنالیز هیدروکربن‌ها در پتروشیمی با GC Mass
دستگاه کروماتو گرافی گازی اسپکترومتر جرمی یکی از ابزارهای ارزشمندی است که به طور قابل توجهی استفاده از آن در سال‌های اخیر افزایش یافته است؛ به عنوان مثال از دستگاه GC Mass که برای شناسایی یون‌های مولکولی، ایزومرها و هیدروکربن‌هایی با فراریت کم مانند واکس‌ها استفاده می‌شود. طیف گسترده‌ای از مواد پتروشیمی، سوخت‌ها، مخلوط‌های هیدروکربنی مانند بنزین، نفت سفید و گازوئیل، انواع روغن موتور مانند بیودیزل، موم و روغن ترانسفورم و رنج گسترده‌ای از نمونه‌های ژئوشیمی توسط دستگاه GC-MS شناسایی می‌شوند.
علاوه بر مواردی که در بالا به آن اشاره شد، از دستگاه GC Mass می‌توان در تحقیقات دانشگاهی و با هدف شناسایی و آنالیز ترکیبات سنتزی جدید در علوم شیمی، پلیمر، نانوتکنولوژی و بایوتکنولوژی استفاده کرد. همچنین در بخش انرژی و سوخت از کروماتوگراف گازی اسپکترومتر جرمی برای آنالیز ترکیبات آروماتیک، سولفور، ناخالصی‌ها در پلی پروپیلن، گوگرد در متان، آنالیز گاز طبیعی، 1 و 3 بوتادین، اتیلن، گازوئیل، بنزین بدون سرب و پلی اتیلن استفاده می‌شود.
کروماتوگرافی مایع (HPLC)
کروماتوگرافی مایع یا HPLC که نشان اختصاری
High-Performance Liquid Chromatography است. در واقع دستگاهی برای جداسازی، شناسایی و مقدار سنجی اجزای یک ترکیب است که در آزمایشگاه‌های شیمی استفاده می‌شود. در این روش معمولاً مخلوط که به صورت مایع یا گاز است از یک لوله یا شبکه عبور داده می‌شود، در نتیجه مخلوط به اجزای تشکیل دهنده تجزیه شده و هر جز جداگانه خارج می‌شود. کروماتوگرافی مایع برای تعیین کمی و کیفی ترکیبات آلی در نمونه مجهول، جداسازی و تشخیص مولکول‌های زیستی و همچنین کاربردهای بالینی مانند آنالیز کیفی و تعیین مقدار داروها و میزان مواد جانبی در داروها کاربرد دارد.
کروماتوگرافی ستونی با فشار متوسط (MPLC)
یک روش کروماتوگرافی است که برای جداسازی ترکیب شیمیایی منفرد از مخلوط استفاده می‌شود. اجزای نمونه در داخل ستون با سرعت‌های مختلف حرکت می‌کنند و جداسازی انجام می‌شود. این روش به طور گسترده‌ای قابل استفاده است، زیرا بسیاری از جاذب‌های مختلف (فاز نرمال، فاز معکوس یا سایر موارد) را می‌توان با طیف گسترده‌ای از حلال‌ها استفاده کرد. جداسازی ابتدا با استفاده از کروماتوگرافی لایه نازک (TLC) قبل از انجام کروماتوگرافی ستونی بهینه می‌شود این تکنیک را می‌توان در مقیاس از میکروگرم تا کیلوگرم استفاده کرد. مزیت اصلی MPLC هزینه نسبتاً کم آن و مقیاس جداسازی بالای آن است. TLC می‌تواند نشان دهد که فراکسیون‌های جمع‌آوری شده هنگام خالص‌سازی با MPLC شامل چه اجزایی است.
دستگاه آنالیز عنصری (CHNSO)
این دستگاه قابلیت اندازه گیری درصد کربن، هیدروژن، نیتروژن، گوگرد و اکسیژن در نمونه‌های مایع و جامد، آلی و معدنی را دارد. با استفاده از این دستگاه آنالیز طیف وسیعی از نمونه‌های صنایع مختلف دارویی، پلیمر، شیمیایی و محیط زیست اعم از نمونه‌های جامد، مایع، فرار و نمونه‌های با ویسکوزیته بالا امکان پذیر خواهد بود. این سیستم با استفاده از احتراق نمونه در راکتور کوراتزی موجود در کوره الکتریکی و همچنین ستون کروماتوگرافی شبیه به ستون کروماتوگرافی GC، توانایی تعیین درصد عناصر مذکور را دارد. چنانچه ماده مورد آنالیز فقط از کربن، نیتروژن، هیدروژن، گوگرد و اکسیژن تشکیل شده باشد، می‌توان مقدار اکسیژن آن را به روش معکوس اندازه گیری کرد، یعنی میزان CHNS را تعیین کرده و مابقی نمونه درصد اکسیژن موجود در نمونه را نشان می‌دهد (بدون انجام آنالیز اکسیژن).
دستگاه آنالیز حرارتی همزمان
(Simultaneous Thermal Analysis -STA)
آنالیز حرارتی، عبارت است از اندازه گیری تغییری که در ویژگی‌های فیزیکی ماده پدید می‌آید، زمانی که دما با برنامه ویژه‌ای تغییر کند. منظور از ویژگی‌های فیزیکی، کمیت‌هایی مانند وزن، اندازه هندسی، ظرفیت حرارتی، هدایت الکتریکی و مانند آن است که با افزایش دمای نمونه تغییر می‌کنند. روش‌های آنالیز حرارتی مواد (Thermal Analysis) از دو جنبه برای پژوهشگران و صنعت کاران اهمیت دارند. نخست آنکه به کمک این روش‌ها، می‌توان شناسایی مواد را به ویژه هنگامی که روش‌هایی مانند پراش پرتو ایکس و مطالعه‌های میکروسکوپی توانایی ارزیابی نهایی را ندارند، تکمیل کرد. این حالت، به ویژه در مورد مواد اولیه و ترکیب‌های چند جزئی بسیار مفید است. دوم آنکه به کمک روش‌های آنالیز حرارتی، می‌توان رفتار مواد را با افزایش دما بررسی کرد. این نوع مطالعه نیز از نظر طراحی فرآیند تولید و کاربرد محصول، اهمیت زیادی دارد. آنالیز حرارتی همزمان دستگاهی است که به وسیله آن می‌توان تغییرات فیزیکی یک نمونه خاص را به عنوان تابعی از دما اندازه گیری کرد.
دستگاه ICP-MS
علم پزشکی رشته‌ای است که به همه افراد مربوط می‌شود، اما توسعه علوم دارویی، زیست پزشکی و علوم زیستی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در این زمینه‌ها، مطالعات بیشتری برای تعیین مقدار و غلظت عناصر معدنی و ترکیبات آلی مانند نوکلئوتیدها، پپتیدها و پروتئین‌های حاوی گوگرد و فسفر برای استفاده در انواع داروها با دقت باورنکردنی در حال انجام است.
از سال 1980، طیف سنجی جرمی پلاسما جفت شده القایی (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry, ICP-MS) به عنوان یک تکنیک جدید و قدرتمند برای تجزیه و تحلیل عنصری و ایزوتوپی ظهور کرده است که ابزاری برای تجزیه و تحلیل طیف بسیار گسترده‌ای از عناصر و تحلیل مشترک اکثر عناصر در جدول تناوبی فراهم می‌کند. همچنین می‌تواند برای تجزیه و تحلیل کیفی، کمی و نیمه کمی و برای اندازه گیری نسبت‌های ایزوتوپی از طریق نسبت جرم به بار استفاده شود. در سال‌های اخیر، ICP-MS به عنوان بهترین تکنیک برای تعیین کمیت ناخالصی‌های معدنی در کاربردهای دارویی و زیست پزشکی ظاهر شده است. کاربردهای ICP-MS در زمینه‌های دارویی و زیست پزشکی تمرکز دارد. برخی از مشکلات پیش روی ICP-MS نیز در پایان ارائه شده است.
موارد کاربرد دستگاه ICP-MS
سم شناسی، پزشکی قانونی، محیط زیست، تشخیص فلزات معدنی، زیست پزشکی، سرطان و پروتئین‌ها
ICP-MS در پزشکی قانونی و سم شناسی
یکی از بزرگترین موارد استفاده از ICP-MS در زمینه پزشکی و پزشکی قانونی و به طور خاص سم شناسی است. بسته به پارامترهای خاص و منحصر به فرد برای طرح تشخیصی هر بیمار، نمونه‌های جمع آوری می‌شوند. این نمونه‌ها شامل خون، ادرار، پلاسما و حتی گلبول‌های قرمز خون است.
کاربردهای ICP-MS در محیط زیست
یکی دیگر از کاربردهای اصلی این دستگاه در محیط زیست است. چنین کاربردهایی شامل آزمایش آب برای شهرداری‌ها و سازمان آب و فاضلاب و حتی شرکت‌های خصوصی خاک و سایر تجزیه و تحلیل‌ها برای اهداف صنعتی است. در سال‌های اخیر پایش صنعتی و بیولوژیکی نیاز عمده دیگری را برای آنالیز فلزات از طریق ICP-MS ارائه کرده است. افرادی که به واسطه شغلشان در معرض فلزات هستند (مانند کارخانه‌های باتری سازی) ملزم به دادن آزمایش خون هستند تا سمیت فلزات در بدن آن‌ها به طور منظم تجزیه و تحلیل شود. این عمل برای محافظت آن‌ها در محیط کار و اطمینان از اجرای درست وظایف کاری انجام می‌شود.
کاربرد ICP-MS در گیاهان دارویی
داروهای گیاهی مانند مکمل‌های غذایی، ناخالصی‌های معدنی دارند که می‌تواند سمی باشد. به طور معمول مکمل‌های غذایی با استفاده از ICP-MS با وضوح بالا تجزیه و تحلیل می‌شوند. برخی از این سموم و ناخالصی‌ها جیوه و آرسنیک هستند. در مواد گیاهی کیفیت و ایمنی از اهمیت بالایی برخوردار است. سرب کادمیوم و آرسنیک به ویژه در مواد گیاهی مانند نعنا، گزنه و برگ‌های سیاه می‌تواند یافت شود. دستگاه ICP-MS می‌تواند وجود این مواد را با دقت بسیار بالایی مورد تحلیل قرار دهد. با انجام این آزمایش‌ها می‌توان داروهای گیاهی را با بالاترین میزان سلامت به دست مصرف کننده رساند به ویژه اینکه بر روی داروهای گیاهی نظارت زیادی از نظر وجود مقادیری سم و ناخالصی وجود ندارد.
کاربرد ICP-MS در تجزیه و تحلیل‌های زیست پزشکی
بهبود مستمر تکنیک‌ها و کاربردهای دستگاه ICP-MS در حوزه علوم زیستی به پیشرفت این رشته کمک کرده است. ICP-MS به عنوان یک تکنیک کلیدی در تحقیقات زیست پزشکی ظاهر شده است.
تجزیه و تحلیل DNA با استفاده از ICP-MS
توسعه سلول‌های سرطانی و تغییرات در DNA معمولاً به دلیل اصلاحات شیمیایی بازهای نکلیوس ایجاد می‌شود. تشخیص سرطان و ترکیبات افزایشی DNA با روش‌هایی قابل تشخیص است. یکی از این روش‌ها استفاده از طیف سنجی جرمی است.
منابع:
http://kimiaz.com
https://raynoor.com
https://www.ilna.ir
https://goums.ac.ir
https://crf.mui.ac.ir
دیدگاه ها