导语:离心机是生物学实验中不可少的仪器,看似通用的仪器,却是有许多学问的,实验操作中我们需要了解离心机知识,能够合理利用它而更稳定地为我们的实验服务。
离心机是生物学实验中不可少的仪器,看似通用的仪器,却是有许多学问的,实验操作中我们需要了解离心机知识,能够合理利用它而更稳定地为我们的实验服务。
离心机作为一种实验室通用仪器,几乎每个实验室都会配置一到两台甚至数台。大家对其并不陌生,我们整理了一些关于离心机及其转子种类的资料分享给大家。
一、离心技术的基本原理
1、离心力(force, F)
F = m * a = m * ω2r2
a:粒子旋转的加速度
m:粒子的有效质量,g为单位
ω:粒子旋转的角速度,弧度/s为单位
r:粒子的旋转半径,cm为单位
2、相对离心力(relative centrifuge force, RCF)
通常离心力常用地球引力(g)的倍数来表示,因而称为相对离心力(RCF)。常用数字×g来表示,例如13000g表示相对离心力为13000。相对离心力指在离心场中,作用与颗粒的离心力相当于地球重力的倍数,单位是重力加速度g(980cm/s2)。
RCF = ma/mg = mω2r2/mg = ω2r2/g
∵ω = 2π× (rpm)/60
∴RCF = 1.119 × 10-5×(rpm)2r
rpm:revolutions per minute为每分钟转数
由上式可知,只要给出旋转半径r,则RCF和rpm之间可以相互换算。
由于转头的形状及结构的差异,每台离心机的离心管从管口至管底的各点与旋转轴之间的距离是不一样的,所以在计算时规定旋转半径均用平均半径rav代替,即Z大半径rmax和Z小半径rmin的平均值。
一般,低速离心时常以转速rpm来表示,高速离心时则以g表示。报告离心条件时使用RCF比rpm要科学,因为它可以真实地反映颗粒在离心管内不同位置的离心力及其动态变化。
WIGGENS离心机均有RPM和RCF双显示功能,操作者可以一目了然的看到转速和离心力。
二、离心机的种类
离心机按用途分为工业用离心机和实验用离心机。后者根据功能又分为制备性离心机和分析性离心机。制备性离心机一般用来分离各种生物材料,分离的样品量比较大,也是大多数科研实验室配备的离心机种类。分析性离心机常用来研究纯的生物大分子和颗粒的理化性质,一般有光学系统,可监测粒子在离心场中的行为,能推断物质的纯度、形状和分子量等,且都是超速离心机。此处和大家分享下几种实验室常用的制备性离心机。
制备性离心机根据转速可分为普通离心机、高速离心机、超速离心机等。具体如下:
1、普通离心机
转速可达6000rpm左右,Z大RCF接近6000g,容量为几十毫升至几升,分离形式是固液沉降分离,其转速不能严格控制,通常不带冷冻系统,室温操作,用于收集易沉淀的大颗粒物质,如:细胞等。在细胞培养实验室常常能见到。
WIGGENS的UNICEN21系列台式通用离心机,提供了九种可选转头,每种转头根据客户的具体应用不同,配以不同的适配器,可以解决您实验室通用性离心的需要。
2、高速离心机
转速为2000-25000rpm,RCF可达89000×g,容量可达3L,一般都有制冷系统,以消除高速旋转转头与空气之间摩擦而产生的热量,离心室的温度可以调节和维持在0℃-4℃,可以严格准确的控制转速温度和时间,并有指针或数字显示。通常用于微生物菌体、细胞碎片、大细胞器、硫酸铵沉淀和免疫沉淀物等的分离纯化工作,但不能有效地沉降病毒、小细胞器或单个分子。高速离心机是实验室中常见的离心机类型,一般的分子实验室都会配备。
WIGGENS的MICROCEN和BIOCEN系列高速离心机,是实验室高速,小量样品离心操作的理想选择。
3、超速离心机
转速可达50000-80000rpm,RCF可达510000×g,离心容量由几十毫升至2升,分离形式为差速沉降分离和密度梯度区带分离,需严格配平(误差