你知道離心機的原理及分類嗎?
幾乎每個(ge) 實驗室都會(hui) 用到的離心機是一種稍大型的儀(yi) 器,每個(ge) 實驗室都會(hui) 配置一到兩(liang) 台甚至數台。大家對離心機並不陌生,隻是可能隻了解其中少數種類。整理一些關(guan) 於(yu) 離心機及其轉子種類的資料分享給大家。
一、離心技術的基本原理
1、離心力(force, F)
F = m * a = m * ω2r2
a:粒子旋轉的加速度
m:粒子的有效質量,g為(wei) 單位
ω:粒子旋轉的角速度,弧度/s為(wei) 單位
r:粒子的旋轉半徑,cm為(wei) 單位
2、相對離心力(relative centrifuge force, RCF)
通常離心力常用地球引力(g)的倍數來表示,因而稱為(wei) 相對離心力(RCF)。常用數字×g來表示,例如13000g表示相對離心力為(wei) 13000。相對離心力指在離心場中,作用與(yu) 顆粒的離心力相當於(yu) 地球重力的倍數,單位是重力加速度g(980cm/s2)。
RCF = ma/mg = mω2r2/mg = ω2r2/g
∵ω = 2πΧ (rpm)/60
∴RCF = 1.119 × 10-5 × (rpm)2r
rpm:revolutions per minute為(wei) 每分鍾轉數
由上式可知,隻要給出旋轉半徑r,則RCF和rpm之間可以相互換算。
由於(yu) 轉頭的形狀及結構的差異,每台離心機的離心管從(cong) 管口至管底的各點與(yu) 旋轉軸之間的距離是不一樣的,所以在計算時規定旋轉半徑均用平均半徑rav代替,即最大半徑rmax和最小半徑rmin的平均值。
一般,低速離心時常以轉速rpm來表示,高速離心時則以g表示。報告離心條件時使用RCF比rpm要科學,因為(wei) 它可以真實地反映顆粒在離心管內(nei) 不同位置的離心力及其動態變化。
二、離心機的種類
離心機按用途分為(wei) 工業(ye) 用離心機和實驗用離心機。後者根據功能又分為(wei) 製備性離心機和分析性離心機。製備性離心機一般用來分離各種生物材料,分離的樣品量比較大,也是大多數科研實驗室配備的離心機種類。分析性離心機常用來研究純的生物大分子和顆粒的理化性質,一般有光學係統,可監測粒子在離心場中的行為(wei) ,能推斷物質的純度、形狀和分子量等,且都是超速離心機。此處隻介紹幾種製備性離心機,分析性離心機將在以後同大家一起分享。
製備性離心機根據轉速可分為(wei) 普通離心機、高速離心機、超速離心機等。具體(ti) 如下:
1、普通離心機
最大轉速6000rpm左右,最大RCF接近6000g,容量為(wei) 幾十毫升至幾升,分離形式是固液沉降分離,其轉速不能嚴(yan) 格控製,通常不帶冷凍係統,室溫操作,用於(yu) 收集易沉澱的大顆粒物質,如:細胞等。在細胞培養(yang) 實驗室常常能見到,一般購買(mai) 國產(chan) 必威betway中文网页即可,如湖南湘儀(yi) 牌、上海飛鴿牌等。
2、高速離心機
轉速為(wei) 2000-25000rpm,最大RCF為(wei) 89000×g,最大容量可達3L,一般都有製冷係統,以消除高速旋轉轉頭與(yu) 空氣之間摩擦而產(chan) 生的熱量,離心室的溫度可以調節和維持在0℃-4℃,可以嚴(yan) 格準確的控製轉速溫度和時間,並有指針或數字顯示。通常用於(yu) 微生物菌體(ti) 、細胞碎片、大細胞器、硫酸銨沉澱和免疫沉澱物等的分離純化工作,但不能有效地沉降病毒、小細胞器或單個(ge) 分子。高速離心機是實驗室中最常見的離心機類型,一般的分子實驗室都會(hui) 配備,比較好的品牌有艾本德(eppendorf)、賽默飛世爾(thermofisher)、西格瑪(sigma)等,價(jia) 格一般在幾萬(wan) 至幾十萬(wan) 。
3、超速離心機
轉速可達50000-80000rpm,RCF最高可達510000×g,離心容量由幾十毫升至2升,分離形式為(wei) 差速沉降分離和密度梯度區帶分離,需嚴(yan) 格配平(誤差<0.1g)。與(yu) 高速離心機的主要區別是增加了真空係統。常用於(yu) 分離亞(ya) 細胞器、病毒、核酸、蛋白質和多糖等。超速離心機一般隻有大型實驗室或公共平台才有能力購買(mai) ,價(jia) 格幾十萬(wan) 甚至上百萬(wan) 。