离心。原理,类型和应用

  • 离心法是一种利用离心力分离物质的技术。
  • 颗粒根据其大小、形状、密度、介质粘度和转子转速从溶液中分离。

离心分离原理

离心分离原理

  • 在溶液中,密度比溶剂高的颗粒会下沉(沉淀物),密度比溶剂轻的颗粒会浮到顶部。
  • 密度的差异越大,它们移动得越快。如果密度没有差别(等压条件),粒子会保持稳定。
  • 为了利用哪怕是微小的密度差异来分离溶液中的各种粒子,重力可以被离心机提供的强大得多的“离心力”所取代。
  • 离心机是一种设备,它使物体绕着固定的轴旋转(旋转),施加一个潜在的与自旋轴垂直的强大的力(向外)。
  • 离心机使用沉降原理工作,向心加速度使密度较大的物质和颗粒沿径向向外移动。
  • 与此同时,密度较低的物体被移向中心。
  • 在使用样管的实验室离心机中,径向加速度导致密度较大的颗粒沉降到样管的底部,而密度较低的物质上升到顶部。

离心分离

图片来源:Sepmag

类型的离心机

低速离心机

1)大多数实验室都有一个标准的低速离心机,用于重颗粒的常规沉降

2)低速离心机最大转速4000-5000rpm

这些仪器通常在室温下工作,没有温度控制手段。4)采用两种转子,

  • 固定的角度
  • 摆动桶。

5)用于红细胞沉淀,直至颗粒紧密包裹成颗粒,上清液经倒液分离。

高速离心机

  1. 高速离心机用于更复杂的生化应用,更高的转速和温度控制转子腔是必不可少的。
  2. 高速离心机的最高转速为15,000 - 20,000 RPM
  3. 该仪器的操作人员可以小心地控制敏感生物样品所需的速度和温度。
  4. 三种类型的转子可用于高速离心-
  • 固定的角度
  • 摆动斗
  • 立式转子

超速离心

  1. 这是最精密的仪器。
  2. 超离心机的最大转速为65,000 RPM (100,000 's x g)。
  3. 高速会产生强烈的热量,因此纺纱室必须冷藏并保持在高真空状态。
  4. 它既用于准备工作,也用于分析工作。

类型的离心

  1. 差动制粒(差动离心)
  • 这是最常用的离心分离法。
  • 肝脏等组织在含有缓冲液的蔗糖溶液中在32度的温度下均质。
  • 然后将匀浆放入离心机中,在恒定的离心力下在恒定的温度下旋转。
  • 一段时间后,在离心机底部形成沉淀物,称为颗粒,上面的溶液称为上清。
  • 然后将覆盖的溶液放入另一个离心管中,离心管在前进的步骤中以更高的速度旋转。
  1. 密度梯度离心法
  • 这种离心主要用于纯化病毒、核糖体、膜等。
  • 在离心管中,将较低浓度的蔗糖轻轻叠加在高浓度蔗糖上,就形成了蔗糖密度梯度
  • 感兴趣的粒子被放置在梯度的顶部,并在超离心机中离心。
  • 这些粒子沿着梯度移动,直到它们的密度与周围蔗糖的密度相匹配。
  • 将该组分去除并进行分析。
  1. Rate-Zonal密度梯度离心
  • 带状离心法又称带状离心法或梯度离心法
  • 它依赖于沉积系数的概念(即沉积物在液体介质中的运动)。
  • 在这种技术中,在底部有蔗糖和高密度的试管中产生密度梯度。
  • 蛋白质样品被放置在梯度的顶部,然后离心。
  • 在离心过程中,样品中沉降快的颗粒先于沉降慢的颗粒移动,即样品在梯度区中分离。
  • 蛋白质沉淀物根据其沉积系数和组分,通过在管的底部创建一个孔来收集。
  1. Isopynic离心
  • 将试样装入带有梯度形成溶液的管中(在预先形成的梯度上方或下方,或与自形成的梯度混合)
  • 生物样品和铯盐的溶液均匀分布在离心管中,在超离心机中旋转。
  • 在离心力的作用下,铯盐重新分布,从上到下形成密度梯度。
  • 粒子移动到它们的浮力密度等于梯度的那部分的点,并形成带。也就是说,样本分子移动到其密度等于梯度密度的区域。
  • 这是一个“真正的”平衡过程,因为取决于浮力密度,而不是速度

例如:CsCl,大分子和核苷酸的NaI梯度-离心力下的“自形成”梯度。

应用离心

  • 分离:分离两种可混合的物质
  • 分析大分子的水动力特性
  • 哺乳动物细胞的纯化
  • 亚细胞细胞器的分离(包括膜/膜组分)膜泡的分离
  • 把白垩粉从水中分离出来
  • 去除牛奶中的脂肪以生产脱脂牛奶
  • 用旋风分离法从气流中分离颗粒
  • 酒的澄清和稳定
  • 法医和研究实验室中尿液成分和血液成分的分离
  • 帮助分离蛋白质使用净化技术,如盐析,如硫酸铵沉淀。

参考文献

  1. http://trishul.sci.gu.edu.au/courses/7204BPS/Centrifugation_Lecture_2008.pdf
  2. http://www.biologydiscussion.com/biochemistry/centrifugation/centrifuge-introduction-types-uses-and-other-details-with-diagram/12489
  3. https://www.slideshare.net/poojakamble1609/principles-and-applications-of-centrifugation
  4. https://en.wikipedia.org/wiki/Centrifugation
  5. https://www.slideshare.net/khadeejaikram56/centrifugation-49732927

离心。原理,类型和应用

关于“离心原理、类型与应用”的十三种思考

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