離心是一重要的樣品分離、分析技術(shù),在醫(yī)學實驗室乃至相關(guān)領域得到廣泛應用。
1 離心技術(shù)及離心機分類
離心是在離心力的作用下,利用被離心樣品物質(zhì)的沉降系數(shù)、浮力、密度的差別,進行分離、濃縮、提取制備樣品以及分析測定生物大分子分子量和純度。按其工作方式可分為離心過濾、離心沉降(或澄清)及離心分離。
離心機的設計原理是利用驅(qū)動轉(zhuǎn)頭旋轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的離心場力加快樣品粒子的沉降速度,把樣品中不同沉降系數(shù)或浮力密度差的物質(zhì)分離開。決定離心力大小的因素除轉(zhuǎn)速(Revolved per minute,r/min)和離心(轉(zhuǎn)頭)半徑外,還與粒子在旋轉(zhuǎn)運動中所受到的力(重力、浮力、摩擦力)之作用影響有關(guān),離心力方向與重力呈垂直,故常用相對離心力(Relative centrifugal force,rcO表示,即相對于重力作用在旋轉(zhuǎn)粒子上的離心力,用重力加速度g(980cm/s )作為量值,也稱為“g-Force”,表達式為:RCF=o)~/980。
離心技術(shù)的關(guān)鍵是如何根據(jù)樣品粒子和介質(zhì)的性質(zhì)以及轉(zhuǎn)子的技術(shù)參數(shù)來確定離心力、轉(zhuǎn)速和離心時間設置。粒子(細胞、細胞器及大分子的統(tǒng)稱)的沉降或分離速率取決于離心力、粒子的大小、形狀和密度以及沉降介質(zhì)的密度和粘度。
根據(jù)用途、轉(zhuǎn)速、功能配置可將醫(yī)學實驗室常用離心機幾大類型,不同轉(zhuǎn)速的離心機產(chǎn)生不同的離心力,具有不同的用途。
低速機型設計有較大容量(Large capacity centrifuge,≥12L),主要用于細胞、血清、血漿以及批量樣品的分離制備,另在生物制藥領域發(fā)揮著較大作用;高速離心機(High speed cen—trifuge)主要用于某些亞細胞器結(jié)構(gòu)、核酸、蛋白質(zhì)、質(zhì)粒、細菌的分離和制備;而超速離心機(Ultracentrifuge).~0適應于病毒、核酸及蛋白質(zhì)的分離純化,進一步的分析研究還可采用分析型超速離心機。
近年來,有一種稱之為“通用實驗室離心機(Universal lab—oratory centrifuge)”的機型進入醫(yī)學實驗室,在性能上順應了分子生物學、細胞生物學等相關(guān)領域?qū)嶒灱夹g(shù)的需要,倍受實驗室工作者的關(guān)注。其特點是兼顧了低速機和高速機、微量和較大容量的性能,但體積小、重量輕、耗電小、操作簡便;常見機型zui高轉(zhuǎn)速≥13 O00r/min,個別機型超過20O00r/min,起始轉(zhuǎn)速可低到100r/min;zui大rcf一般可達20000~g以上,個別機型達到60000xg;離心容量zui大可達3 000ml。本文重點討論此類機型。