انواع تجهیزات آزمایشگاهی ژنتیک

تجهیزات آزمایشگاه ژنتیک و سلول مولکولی

تجهیزات آزمایشگاهی ژنتیک و سلول مولکولی از دستگاه آلات ضروری برای کار در آزمایشگاه می‌باشند و شناخت آن‌ها نیز از الزامات کار در آزمایشگاه است. در این مقاله برخی از پرکاربردترین این تجهیزات به همراه مختصر توضیحی آورده شده است.

تانک الکتروفورز (Electrophoresis System):

از تجهیزات آزمایشگاه ژنتیک و سلول مولکولی به دستگاه الکتروفورز می‌توان اشاره کرد که یکی از بخش های آن تانک الکتروفورز است. وظیفه تانک الکتروفورز نگهداری بافر ذخیره ای است که طی فرایند انجام می‌شود.از مشخصات ظاهری این تانک می‌توان به محفظه‌ی مستطیل شکل و شفاف بودن جنس آن اشاره کرد. تیغه‌ای در داخل تانک دو بخش تفکیک شده را بوجود آورده است. دیواره‌ی متخلخل واقع شده در هر کدام از این بخش‌ها باعث انجام شدن فرایند الکتروفورز می‌شود.

طراحی تانک الکتروفورز به دو صورت عمودی و افقی انجام می‌شود. در زیر به کاربردهای هرکدام پرداخته شده است. کاربرد تانک الکتروفورز عمودی در جداسازی هایی مثل دی ان ای، آر ان ای و پروتئین است. همچنین در تکنیک‌هایی همچون آنژیوگرافی، ساترن بلات و نورترن بلات به کار بسته می‌شود. تانک افقی الکتروفورز استفاده از ژل و نمونه های بیشتری را امکان‌پذیر می‌سازد. این نوع تانک با تانک عمودی از لحاظ عملکرد کاملا مشابه است و همان کار را انجام می‌دهد.

روش الکتروفورز (Electrophoresis Method):

در آزمایشگاه ژنتیک و سلول مولکولی برای جداسازی مولکول های موادی که بار الکتریکی دارند از یک روش آزمایشگاهی به نام الکتروفورز استفاده می کنند. روش کار به این صورت است که ذرات در داخل یک مایع که شبکه ای متخلل است حرکت کرده و تحت تاثیر میدان الکتریکی قرار گرفته و در نتیجه براساس خصوصیاتشان، جداسازی می شوند. اندازه و شکل مولکول ها نیز از دیگر عوامل تاثیرگذار در جداسازی مولکول‌ها هستند.

در پایین مایع مواد با وزن مولکولی بالاتر قرار گرفته و در بالای مایع نیز مواد با وزن مولکولی پایین تر. روش الکتروفورز علاوه بر جداسازی باعث تعیین نوع پروتئین‌ها نیز می‌شود. این روش قیمت پایینی نسبت به سایر روش‌های جداسازی داشته و داده‌هایی که از روش الکتروفورز به دست می‌آید حجم اطلاعاتی بسیار بالایی دارد.

دستگاه ژل داکیومنتیشن (Gel Documentation):

یکی از مهم‌ترین تجهیزات آزمایشگاه‌ ژنتیک، دستگاه ژل داکیومنتیشن است که نام های دیگری مثل سیستم مستندسازی ژل یا ثبت تصویر ژل نیز دارد، برای تصویربرداری و مستندسازی نوکلئیک اسید و پروتئین یا ژل‌های آگارز یا اتیدیوم بروماید استفاده می‌شود. رنگ آمیزی این ژل‌ها با اتیدیوم بروماید یا سایر لکه های نوکلئیک اسید مانند GelGreen انجام می‌شود.

این دستگاه از قطعات مختلفی تشکیل شده که شامل یک دستگاه به نام ترانس ایلومینیتور نوری یا UV، یک هود یا اتاقک تاریک برای محافظت از منابع نور خارجی و محافظت از کاربر در مقابل قرار گرفتن در معرض UV و یک دوربین CCD برای گرفتن تصویر است. همچنین دوربین‌هایی با قابلیت نور کم که از سنسورهای تازه پیشرفته شده CMOS ساخته شده نیز از دیگر اجزاء تشکیل دهنده دستگاه ژل داک است.

در مورد کارایی دستگاه ژل داک می‌توان به مواردی همچون تشخیص ویژگی ‌های پروتئین‌ها و مولکول‌های کوچک اشاره کرد. همچنین علاوه بر تشخیص ویژگی‌ها، مشخص‌سازی توالی و جداسازی یا آماده سازی DNA و همینطور مواردی مانند ارزیابی ایمنی، شمارش کلنی‌ها، الکتروفورز دوبعدی، ژل و تصویربرداری از بلات و … نیز از کاربردهای دیگر این دستگاه است.

روش کار ژل داکیومنتیشن:

اما در رابطه با این‌که این دستگاه چگونه کار مختص به خود را انجام می‌دهد باید گفت که این روند بعد از اتمام فرایند الکتروفورز صورت می‌گیرد. در ابتدا نمونه در دستگاه ژل داک قرار گرفته، نور UV تابانده شده و ژل باعث تهییج الکترون‌های لایه آخر اتم های EB شده که در طی پدیده بازگشت الکترون‌ها به جایگاه اولیه‌شان، بازنشر نوری با طول موج‌های بلندتر را نتیجه میدهد. این نور در محدوده‌ی مرئی بوده و در نهایت باندهایی که در ژل تشکیل شده‌اند دیده می‌شوند.

دستگاه کمی لومینسانس(Luminescence Chemi):

تجهیزات آزمایشگاه ژنتیک تجهیز دیگری به نام کمی لومینسانس را نیز شامل می‌شود. واژه کمی لومینسانس پرتاب نور طی واکنش‌های شیمیایی است. شدت این نورها یا به اصطلاح علمی فوتون‌ها، بسیار ضعیف بوده و نمی‌توان نه با چشم غیر مسلح و نه با هر تجهیزات دیگری آن‌ها را اندازه‌گیری کرد. در نتیجه اندازه‌گیری چنین فوتون‌هایی می‌تواند وظیفه‌ی دستگاهی حساس و دقیق باشد که کمی لومینسانس نام دارد. اساس کار کمی لومینسانس با اندازه گیری غلظت به روش آنالوگ و یا شمارش فوتون صورت می‌پذیرد.

تجهیزات آزمایشگاه ژنتیک – ژرمیناتور(Germinator):

دستگاه ژرمیناتور که با نام اتاقک رشد نیز شناخته می‌شود، از جمله تجهیزات آزمایشگاه ژنتیک است که برای انجام آزمایشات مربوطه روی بذر و تخم مناسب بوده و شرایط مختلف محیطی که شامل نور و دما و رطوبت نسبی است را به صورت محیطی واقعی بوسیله سیستم میکروکنترلر، فراهم می‌کند.

در واقع جوانه‌زنی گیاهان کاربرد اصلی این دستگاه است که به دو صورت جوانه‌زنی هیپوکوتیل و جوانه‌زنی اپی کوتیل انجام می‌شود. از مشخصات ظاهری ژرمیناتور می توان به جنس بدنه‌ی آن که از ورق آهنی با رنگ الکترواستاتیک است، و استنلس استیل بودن محفظه‌ی داخل آن، و همچنین وجود دو درب با درب داخلی شیشه‌ای، اشاره کرد.

سل کانتر (cell counter):

دستگاه سل کانتر که با اسامی دیگری همچون شمارنده‌ی سلول یا آنالیزور هماتولوژی شناخته می شود، از ضروری ترین دستگاه‌های آزمایشگاه‌های مدرن هماتولوژی است که شمارش تعداد و اندازه‌ی انواع و همینطور تعیین نوع سلول‌های خونی را انجام می‌دهد. دلیل اهمیت این دستگاه کمک به تشخیص بیماری‌های مختلف است. همچنین از مزایای این دستگاه می‌توان به کاهش وقت و هزینه‌ی مورد نیاز و خطای آزمایشات اشاره کرد.

دستگاه سل کانتر از قسمت‌های مختلفی از جمله هیدرولیک، پنوماتیک، الکترونیک تشکیل شده است. از دیگر کاربردهای این دستگاه علاوه بر شمارش گلبول‌های سفید و قرمز و پلاکت‌ها به بررسی هماتوکریت، هموگلوبین، MCHC، MCH، MCV و شکل‌های ظاهری یا مورفولوژی گلبول‌های قرمز می‌توان اشاره کرد.

سل کانتر اندازه‌گیری را با روش‌هایی شامل تغییر جریان الکتریکی (آمپداس الکتریکی)، نوری (اپتیکال)، شیمی سلولی (سیتوکمیکال) و تلفیقی انجام می‌دهد. دستگاه سل کانتر الکترونیکی وظیفه اندازه‌گیری مشخصات خون را به عهده دارد و دو گروه اصلی را در بر می‌گیرد. یکی از این گروه‌ها وظیفه‌ی اندازه‌گیری تغییرات امپدانس الکتریکی محلول و دیگری کار کردن بر پایه‌ی شکست نوری که در اثر  عبور سلول خونی اتفاق می‌افتد را بر عهده دارد.

تجهیزات آزمایشگاه ژنتیک – گلوکومتر (glucometer):

گلوکومتر دستگاهی است که برای اندازه‌گیری منظم قند خون به کار می‌رود. کاربرد این کار را در ارزیابی وضعیت دیابت و عوامل متفاوتی که روی سطح خون تاثیرگذارند می‌توان مشاهده کرد. عوامل تاثیرگذار روی سطح خون نیز شامل دارو، تحرک و مواد غذایی می‌شود. نحوه‌ی کار این دستگاه که از تجهیزات آزمایشگاه ژنتیک است، به این صورت است که مقدار کمی خون از نوک انگشت شخصی که قرار است قند آن اندازه‌گیری شود را با استفاده از سوزن مخصوصی که لنست نام دارد برداشته، سپس نمونه روی نوار آزمایش قرار داده می‌شود. نتیجه بعد از گذشت مدت زمان کمی نشان داده می‌شود.

ایمونواسی آنلایزر (immunoassay analyzer):

برای تشخیص وجودیت و غلظت مواد در نمونه‌ها، نیاز به انجام آزمایش‌های بیوشیمیایی خودکار وجود دارد. این کار توسط دستگاه ایمونواسی آنالایزر که از تجهیزات آزمایشگاه ژنتیک است، انجام می‌شود. آزمایش‌های مختلفی که این دستگاه قابلیت انجام آن‌ها را دارد شامل آزمایش نشانگرهای سرطان، تشخیص بیماری‌های عفونی‌، آنالیز قلبی‌، نظارت بر داروهای درمانی و آزمایش آلرژی می‌شود. از روش‌هایی که دستگاه ایمونواسی آنلایزر می‌تواند به‌وسیله آن‌ها نمونه را پردازش کند، به نمونه‌گیری تصادفی و نمونه‌گیری با دسترسی پیوسته می‌توان اشاره کرد.

کیت های پاپ اسمیر (Pap smear kits):

در آزمایشگاه‌ های ژنتیک و مراکز پاتولوژی از کیت پاپ اسمیر برای تشخیص ویروس‌های HPV یا همان زگیل تناسلی و به طور کلی غربال‌گری در حد آسیب شناسی سلولی سرطان دهانه رحم استفاده می‌شود. کیت پاپ اسمیر حاوی یک کاردک چوبی، برس دهانه رحم و سواب استیک استریل در یک بسته تاول است. کیت‌ پاپ اسمیر مایع، زمان بسیاری است که روش اصلی تشخیص در دنیا هستند چرا که نه تنها در زمان بسیار کم و به راحتی تشخیص را امکان‌پذیر می‌کنند، بلکه دقت بالایی نیز دارند.

هموگلوبینومتر(Hemoglobinometer):

در زمانی که شخصی دچار ضعف، خستگی، تنگی نفس و یا سرگیجه باشد، آزمایش اندازه‌گیری هموگلوبین توسط پزشک برای او تجویز می‌شود. این آزمایش برای تشخیص کم‌خونی یا پلی‌سیتمی‌ورا که ناشی از علائم نام برده شده است، استفاده می‌شود. انجام این آزمایشات توسط یکی دیگر از تجهیزات آزمایشگاه ژنتیک با عنوان هموگلوبینومتر صورت می‌گیرد که با اندازه گیری اسپکتروفتومتری (دستگاه جذب‌ سنجی)، میزان هموگلوبین خون را اندازه گیری می‌کند. به بیانی ساده‌تر این دستگاه برای اندازه‌گیری محتوای هموگلوبین خون روشی رایج است. شیوه کار این دستگاه به این صورت است که رنگ نوری که از نمونه خون همولیز شده عبور کرده را با رنگ استاندارد دیگری مقایسه می‌کند.