Что такое лабораторные центрифуги?

Пол Хини | 31 мая 2023 г.

Лабораторные центрифуги вращают жидкие образцы на высокой скорости, чтобы разделить вещества по их массе. Обычно они состоят из вертикальной моторизованной оси, вокруг которой может вращаться ротор, и колодца с верхней загрузкой с крышкой над ним. Ротор обычно предназначен для надежного удержания специальных центрифужных пробирок, которые плотно прилегают к ротору и изготовлены из высокопрочного пластика или стекла. Центрифуги меньшего размера являются настольными, а центрифуги большего размера — напольными. Скорость вращения варьируется от примерно 4000 об/мин для низкоскоростных клинических центрифуг до примерно 20 000 об/мин для микро- и высокоскоростных центрифуг, тогда как современные ультрацентрифуги вращаются со скоростью выше 40 000 об/мин.

Обычно роторы с фиксированным углом удерживают пробирки для проб под фиксированным углом с помощью простого блока материала с отверстиями, в которые вставляются пробирки. Поворотные бакетные роторы содержат шарниры для каждой трубки, так что трубы ориентированы вдоль линии ускорения — в состоянии покоя они направлены вниз, где единственное ускорение обусловлено силой тяжести, а при постепенном движении к горизонтали центростремительное ускорение становится больше силы тяжести. Зональные роторы имеют единственную центральную зону для хранения образцов.

Очень важно, чтобы центрифуги были правильно сбалансированы, чтобы предотвратить чрезмерную вибрацию и потенциально катастрофический отказ. Кинетическая энергия, запасаемая центрифугой при работе на высокой скорости, может быть очень высокой, и внезапное высвобождение этой энергии может быть эквивалентно взрывному устройству. Баланс достигается путем объединения пробирок для образцов с трубками весов. Коррозия и растрескивание ротора также могут привести к его разрыву под действием огромных центробежных сил, поэтому осмотр и техническое обслуживание очень важны.

В биохимии и клеточной биологии дифференциальное центрифугирование часто используется для разделения органелл или вирусов. Принцип заключается в том, что скорость оседания взвешенных частиц зависит от силы гравитации, разницы плотностей между частицей и жидкостью, вязкости жидкости, а также размера и формы частицы. Если частица более плотная, чем жидкость, она осядет… а если менее плотная, она будет плавать. Более крупные частицы оседают быстрее и при меньших усилиях. Центрифугирование с плавучей плотностью более точно разделяет частицы в зависимости от их плотности. Его можно использовать для разделения молекул, молекулярных изотопов и последовательностей ДНК.