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發布時間:2019-06-28 閱讀695次
在實驗中如何收集樣品，使樣品聚集或分離？今天可成就向大家介紹離心機的操作使用。
離心技術
離心技術是利用物體高速旋轉時產生強大的離心力，使置于旋轉體中的懸浮顆粒發生沉降或漂浮，從而使某些顆粒達到濃縮或與其他顆粒分離之目的。離心技術是蛋白質、酶、核酸及細胞亞組分分離的最常用的方法之一，也是生化實驗室中常用的分離、純化或澄清的方法。這里的懸浮顆粒往往是指制成懸浮狀態的細胞、細胞器、病毒和生物大分子等。離心機轉子高速旋轉時，當懸浮顆粒密度大于周圍介質密度時，顆粒離開軸心方向移動，發生沉降；如果顆粒密度低于周圍介質的密度時，則顆粒朝向軸心方向移動而發生漂浮。
離心原理
將樣品放入離心機轉頭的離心管內，離心機驅動時，樣品液就隨離心管做勻速圓周運動，于是就產生了一向外的離心力。由于不同顆粒的質量、密度、大小及形狀等彼此各不相同，在同一固定大小的離心場中沉降速度也就不相同，由此便可以得到相互間的分離。
離心力
溶液中的固相顆粒做圓周運動時產生一個向外離心力，其定義為：
F = mω2r
公式中：
F 為離心力的強度； m 為沉降顆粒的有效質量；
ω 為離心轉子轉動的角速度，其單位為rad/s；
r 為離心半徑(cm)，即轉子中心軸到沉降顆粒之間的距離。
很顯然，離心力隨著轉速和顆粒質量的提高而加大，而隨著離心半徑的減小而降低。離心力通常以相對離心力Fcf 表示，即離心力F 的大小相對于地球引力(G)的多少倍，單位為g,其計算公式如下：
Fcf = 1.119×105(h)2r×g
可以看出，在同一轉速下，由于f 的不同，Fcf相差會很大，實際應用時一般取平均值。在離心實驗的報告中，Fcf、r 平均、離心時間t 和液相介質等條件都應表示出來，因為它們都與樣品的沉降速度有直接的聯系。顯然Fcf是一個只與離心機相關的參數，而與樣品并無直接的關系。
速度與系數
一個顆粒要沉降，它必須置換出位于它下方等體積的溶液，這只有當顆粒的質量大于被置換出的液體的質量時才能通過離心的手段達到，否則，在離心過程中顆粒將發生向上漂浮，而不是下沉。當顆粒在運動時，不論方向如何，它都要穿過溶劑分子，所產生的摩擦力總是與顆粒運動的方向相反。
摩擦力的大小與顆粒的運動速度成正比，并且受顆粒的大小、形狀及介質性質的影響：式中：
f為顆粒在濟劑中的摩擦系數．與顆粒的大小、形狀及介質性質相關；
v為顆粒的沉降速度。
由于離心力的存在，顆粒將加速運動直到摩擦力與離心力相等。在這種情況下，顆粒所受到的凈作用力為零，顆粒將以最大速度運動。
式中 Mp 和M s 分別為顆粒的質量及等體積的溶劑的質量。
上式中的Mp 和M s 很難確定，為了建立分子大小與沉降系數之間的關系，引入了沉降系數這一新的概念。沉降系數定義為沉降速度與離心力的比率或單位離心場中顆粒的沉降速度，它以svedberg單位計算，1S=1×10-13 s.例如，核糖核酸酶A 的沉降系數為1．85×10-13 s,即可記作1．85S.
近年來，在生物化學、分子生物學及生物工程等書刊文獻中，對于某些大分子化合物，當它們的詳細結構和分子量不很清楚時，常常用沉降系數這個概念去描述它們的大小。如核糖體RNA(rRNA)有30s亞基和50s亞基，這里的s就是沉降系數，現在多地用于生物大分子的分類，特別是核酸。
離心力與轉速的換算
轉速與離心力換算公式：
Rcf=1.118×（10-5）×r×[rpm]2
Rcf為離心力，一般以g（重力加速度）的倍數來表示；
rpm為轉速，單位為轉/分
r為半徑，單位為厘米。
離心分離應用
離心分離是通過離心機的高速運轉，使離心加速度超過重力加速度的成百上千倍，而使沉降速度增加，以加速液體中雜質沉淀并除去的一種方法。其原理是利用混合液密度差來分離料液，比較適合于分離含難于沉降過濾的細微粒或絮狀物的懸浮液。
沉淀離心法
沉淀離心是分離懸濁液中的溶液和不溶性顆粒時，對樣品進行簡單、快速的離心分離，以代替耗時的過濾操作。
沉淀離心通常使用固定的轉速(即離心力)，離心一定時間以達到分離的目的。沉淀離心中離心機轉速、轉子半徑及離心時間是決定分離效果的主要因素。離心沉淀樣品所需時間取決于樣品的沉降系數(s值)，沉降系數s的物理學意義是單位離心力作用下樣品的沉降速度。故沉降系數s越大，顆粒沉降越快，所需時間越短，反之亦然。
沉淀離心法是從懸濁液或乳濁液中分離樣品最常用的一種方法，主要用于去除溶液中懸浮的雜質，或通過離心沉淀收集懸浮于溶液中的顆粒物質。
差速離心法
差速離心是根據顆粒大小和密度不同造成沉降速度(即沉降系數)的差異，通過分級提高離心轉速或高速與低速離心交替進行，使具有不同質量的顆粒樣品(或大分子)從混合液中分批沉降至管底，從而實現分離目的。
該方法適用于混合樣品中各沉降系數差別較大的組分之間的分離，更準確地說是沉降系數差別在1至幾個數量級的混合樣品的分離，差別越大，分離效果越好。
差速離心法一般采用固定角轉子，通過較低速度的離心沉淀，最重的顆粒將全部沉到管底。繼續將上清液以更高的轉速沉淀，即可得到次重的顆粒樣品。逐步增加離心轉速，即可分別得到不同重量的樣品顆粒，以達到分離的目的。但以上只是理想狀態，通常每步得到的沉淀并不均一，通常會混有較輕的顆粒。這是因為在離心前各種重量的顆粒均勻分布在溶液中，當開始離心后，所有顆粒都依照自身的沉降速度向管底移動，所以距離管底較近的輕顆粒也會沉到管底而混合到重顆粒之中。通常為了得到較純的顆粒樣品，還需要將沉淀重懸，用相同的轉速再次沉淀。重復幾次之后即可得到大小基本均一的顆粒。但是一般在實際使用中，差速離心通常不用于精細分離。僅用于s值相差1個數量級及以上的2種顆粒的分離，且沉淀不能實現完全回收。
差速離心技術的應用十分普遍，尤其是針對有生物活性的物質，如動植物病毒、各種亞細胞組分(細胞核、葉綠體、線粒體等)，以及核酸和蛋白質等生物大分子的分離、粗提和濃縮。
梯度離心法
密度梯度離心法是使待分離樣品在密度梯度介質中進行離心沉降或沉降平衡，最終分配到梯度中某些特定位置上，形成不同區帶的分離方法，又稱區帶離心。
密度梯度離心不僅可依據樣品顆粒的重量及沉降系數進行分離，還可根據樣品顆粒的密度、形狀等特征進行分離。密度梯度離心在整個離心過程中只使用一種轉速，中途無需變更實驗參數，而差速離心則需要進行調整轉速、重懸反復離心等操作。密度梯度離心適宜分離密度有一定差異的樣品，而差速離心則適用于分離混合樣品中各沉降系數差別較大的組分。
密度梯度離心的優點是：分離效果好，可一次性獲得較純的樣品顆粒；適應范圍廣，既可像差速離心法一樣分離具有沉降系數差異的顆粒，又能分離有一定浮力密度差的顆粒；顆粒會懸浮在相應的位置上形成區帶，而不會形成沉淀被擠壓變形，故能最大限度保持樣品的生物活性；樣品處理量大，且可同時處理多個樣品；對溫度變化及加減速引起的擾動不敏感。密度梯度離心法的缺點是：離心時間長、需制備密度梯度介質溶液、對操作者的技能要求較高。密度梯度離心法通常采用吊桶式的水平轉子、區帶轉子及近垂直轉子。
離心前，離心管內先裝入分離介質（如蔗糖、甘油等），使形成連續的或不連續的密度梯度介質，然后加入樣品進行離心，具體又可分為：
速度區帶
離心前，離心管內先裝入蔗糖、甘油、CsCl、Percoll等密度梯度介質，待分離樣品鋪在梯度液的頂部，離心管底部或梯度層中間，同梯度液一起離心，利用各顆粒在梯度液中沉降速度或漂浮速度的不同，使具有不同沉降速度的顆粒處于不同密度的梯度層內，達到彼此分離的目的。本法可分離各種細胞、病毒、染色體、脂蛋白、DNA和RNA等生物樣品。
預制梯度
要求在離心前預先配制管底濃而管頂稀的密度梯度介質，常用介質有蔗糖、CsCl、Cs2SO4等，待分離樣品一般鋪在梯度液頂上，如需挾在梯度液中間或管底部，則需調節樣品液密度。離心后，不同密度的樣品顆粒到達與自身密度相等的梯度層，即達到等密度的位置而獲得分離。
自成梯度
某些密度介質經過離心后會自成梯度，例Percoll,可迅速形成梯度，CsCl、Cs2SO4和三碘甲酰葡萄糖胺經長時間離心后也可產生穩定的梯度。需要離心分離的樣品可和梯度介質先均勻混合，離心開始后，梯度介質由于離心力的作用逐漸形成管底濃而管頂稀的密度梯度，與此同時，可以帶動原來混合的樣品顆粒也發生重新分布，到達與其自身密度相等的梯度層里，即達到等密度的位置而獲得分離。
離心工具—離心機
離心機是利用離心力，分離液體與固體顆粒或液體與液體的混合物中各組分的機械。離心機主要用于將懸浮液中的固體顆粒與液體分開，或將乳濁液中兩種密度不同，又互不相溶的液體分開；它也可用于排除濕固體中的液體；特殊的超速管式分離機還可分離不同密度的氣體混合物；利用不同密度或粒度的固體顆粒在液體中沉降速度不同的特點，有的沉降離心機還可對固體顆粒按密度或粒度進行分級。
小型離心機
小型離心機一般不可調節離心轉速和離心溫度，打開開關即可離心，關閉開關即可停止離心（部分小型離心機為開蓋自動離心，關蓋自動停止離心），小型離心機一般為固定轉速低速離心，離心轉速一般為100~10000轉/分，相對離心力可達0.1~10kg,根據小型離心機的轉子不同可以離心0.2mL、0.5mL、1.5mL、2.0mL、0.2mL、0.2mL-8連排離心管和0.2mL-96孔反應板。
中型離心機
中型離心機一般可以調節離心轉速，開始、結束離心和開蓋通過按鈕控制，不可調節離心溫度，離心轉速、離心時間和變速時加減速度通過操作面板進行調節，離心轉速一般為100~15000轉/分，相對離心力可達0.1~20kg,根據中型離心機的轉子不同可以離心1.5mL、2.0mL和5mL離心管。
大型離心機
大型離心機一般可以調節離心轉速和離心溫度，開始、結束離心和開蓋通過按鈕控制，離心轉速、離心時間、變速時加減速度和離心溫度通過操作面板進行調節，離心溫度調節范圍為0℃~室溫，離心轉速一般為100~20000轉/分，相對離心力可達0.1~30kg,根據中型離心機的轉子不同可以離心1.5mL、2.0mL、5mL、15mL、50mL離心管和250mL錐形瓶。
以上是關于“可成離心機廠家:離心操作及使用方式”的介紹，想要了解更多離心機的相關資訊，歡迎咨詢可成儀器。
關鍵詞：離心機
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