㈠ 【离心课堂】差速离心方法
在实验过程中,由于样品的各种性质差异,只有选择了正确的离心方法,才能获得预期的分离纯化结果。常用的离心方法主要有差速离心法、密度梯度离心法。其中密度梯度离心法又可细分为速率区带离心和等密度梯度离心法。本期向大家具体介绍离心方法之差速离心。
离心方法之差速离心
差速离心法(differentialvelocity centrifugation method)又称离心力差分离法。
差速离心法原理
利用样品中各组分沉降系数的差异,对不同的微粒施以不同的离心力,经过多次离心,离心速度逐步加大,将不同的微粒依次沉降,从而实现离心分离。
差速离心原理可用离心力表达式说明:F=ma, 其中 a=ω²R。
由于小粒径的微粒质量小,分离时所需离心力大。为满足大离心力的需要,必需提高其旋转速度,方可分离。以不同的离心力分离不同粒径的微粒是动力学的分离方法,特别是沉降速度差别较大的微粒多采用此种分离方法。
如果分离样品中有大中小三种不同粒径的微粒,对它们施以不同的离心力,大粒径的微粒,其质量较大,将会首先沉降;分离上清液,以更大转速对上清液进行第二次离心,中颗粒被分离出来;再取上清以更大离心力,更高的转速,最后沉降小颗粒,以达到不同颗粒的分离,如图1所示。
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㈡ 离心机的使用注意事项以及风险预防
实验室离心机广泛应用于医院、科研机构、食品药品检验和食品卫生等领域。选择离心机及离心管,注意操作安全和风险防范是关键。离心机分为台式、立式、过滤、沉降、低速、高速、超高速、微量、小、大、超大容量以及冷冻与常温机型。
选择离心机需考虑分离需求:结晶产品时,需低速离心机分离,转速在4000转/分钟至7000转/分钟,适用于台式或落地式低速大容量机型;直径1-50微米的物质分离,推荐低速离心机,转速为4000-7000转/分钟,相对离心力约为2000g-9420g;病毒等直径0.1-1微米的物质,高速冷冻离心机适合,转速在10000转/分钟至20000转/分钟,离心力约为10000g-100000g;蛋白质、DNA、RNA等直径0.002-0.1微米的组分分离,需要超速离心机,转速40000转/分钟以上,离心力要求达到100000g-400000g以上。
易燃易爆物品分离时,应选择防爆离心机;有机活性物质分离过程中保持恒温时,使用冷冻离心机。
计算离心力使用相对离心力(RCF),RCF = (g * R * N) / (1000 * 1000),其中g为重力加速度,R为离心半径,N为转速。水平、角、垂直转子的转子离心半径R示意图需参考相关资料。
离心机安装应放在稳固、水平、避免阳光直射的地面或台面,确保周围至少30cm无杂物,远离易燃易爆品,并使用稳定电压,最好单独插座,外壳可靠接地。
离心管选择:玻璃离心管仅适用于低速离心机;PA和PP管化学性能稳定,半透明,能耐高温消毒;PC管透明度好、硬度大,耐高温消毒,但不耐强酸强碱及某些有机溶剂;CN管质地较软,透明,不耐强酸强碱及某些有机溶剂,适合蔗糖、甘油等密度梯度离心;钢制离心管强度大、耐热、抗冻、抗化学腐蚀,广泛用于多种离心。
离心管安装需先在天平上精确平衡,确保重量偏差不超过说明书范围。操作时注意密度配平,避免奇数个离心管的不平衡,且在使用无盖离心管时,液体不宜过满,以免离心时甩出;使用盖密封离心管要求抽真空时,液体需满装,以防止离心时塑料离心管上部因真空变形。
常用的离心方法包括差速离心、速率区带离心和等密度区带离心。差速离心法适用于生化样品提取,通过增加离心力逐级分离;速率区带离心法适用于大小不同而密度相同物质的分离,形成区带;等密度区带离心法适用于存在密度差的颗粒分离,直至达到等密度点。
离心机使用注意事项和风险预防包括离心管平衡、装载溶液的合理性、密封情况、离心方法的选择等,避免常见事故如离心管破裂、转子不平衡、转子损坏等。加强安全意识、定期维护设备、严格操作流程是关键。