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詳解離心機(jī)的基本原理、類型及操作應(yīng)用

來源：時(shí)間：2022-12-15 12:53:56 瀏覽：9264次

作為十分常用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，離心機(jī)是一種全球幾乎所有研究實(shí)驗(yàn)室都在使用的儀器。

離心是一個(gè)基本的實(shí)驗(yàn)室操作過程，它使用離心機(jī)來分離復(fù)雜混合物中的組分。

在極高速度下離心實(shí)驗(yàn)樣品，混合物中的組分會(huì)受到離心力的影響，使得較高密度的顆粒離開軸心方向移動(dòng)，而密度小的顆粒則朝向軸心方向移動(dòng)。

這些顆粒會(huì)沉積在管底，形成所謂的沉淀物，這樣分離得到的樣品，或被稱為上清的余液，都可用作進(jìn)一步處理或者分析。

離心機(jī)的組成和離心的參數(shù)

離心機(jī)的主要元件是轉(zhuǎn)頭，它是高速離心時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的部件。

轉(zhuǎn)頭可以被固定在離心機(jī)上，也可以是一個(gè)離心機(jī)使用多個(gè)轉(zhuǎn)頭，將它們裝在稱為主軸的部件上。

離心機(jī)轉(zhuǎn)頭通常還帶有一個(gè)蓋子，能緊緊擰上蓋住，防止樣品飛出來。

許多離心機(jī)會(huì)有一個(gè)制冷單元，它可以保持內(nèi)部溫度在離心時(shí)得到控制。

離心機(jī)上還有旋鈕或按鈕用以輸入每次離心所需要的參數(shù)：

包括離心時(shí)間、溫度、和離心快慢，它可以是以速度或以相對(duì)離心力為單位。

離心速度用RPM來計(jì)量，即每分鐘的旋轉(zhuǎn)次數(shù)。RPM值有時(shí)有誤導(dǎo)性，因?yàn)樵斐深w粒從混合物中分離出來的不是離心的速度，而是作用在這些顆粒上的作用力。

這種作用力與離心機(jī)轉(zhuǎn)頭的半徑相關(guān)，由于不同的離心機(jī)有不同的轉(zhuǎn)頭大小，這樣在同一個(gè)RPM速度下，產(chǎn)生的作用力會(huì)有不同。

離心力也可以用RCF相對(duì)離心力來定量。RCF通常表現(xiàn)為地球重力加速度的倍數(shù)。

RCF的計(jì)算公式是轉(zhuǎn)頭半徑乘以角速度平方，然后除以地球的重力加速度。

RCF通過下面的公式和RPM相關(guān)，其中r代表離心機(jī)的半徑，以厘米為單位。

對(duì)該公式的使用可能會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)的成功或失敗，但您不必在每個(gè)新的操作中都采用這種計(jì)算方法。離心機(jī)通常都附帶了圖表來幫助簡單地?fù)Q算RCF和RPM。用一個(gè)尺子連接離心機(jī)的半徑和一個(gè)已知的RPM數(shù)值，就可以得到RCF數(shù)值。

離心操作

在開始離心您的樣品之前，先要考慮溫度。如果您在使用一個(gè)冷凍離心機(jī)，那么在開始前需要讓儀器內(nèi)部的溫度達(dá)到您的理想值，或者用別的方法來給轉(zhuǎn)頭降溫。

離心即將開始前，需確定您所有的管蓋都蓋緊不會(huì)松開了。

在將離心管放入轉(zhuǎn)頭時(shí)，要保證每個(gè)樣品和另一個(gè)相對(duì)位置的樣品重量一致。

如果您只有一個(gè)離心管，那就要找到另一個(gè)等重的離心管來保證平衡。

如果您有三個(gè)同樣重量的離心管，可以將它們擺成一個(gè)三角位置以保證相互平衡。

重量平衡在離心中非常重要。離心機(jī)的轉(zhuǎn)頭在高速運(yùn)動(dòng)中有很高的動(dòng)態(tài)能量。如果沒有正確平衡好，整個(gè)離心單位會(huì)脫離它所在的位置，造成嚴(yán)重的損害。

一旦您確定轉(zhuǎn)頭和蓋子都固定好了，就可開始離心，在速度達(dá)到您設(shè)定的最高轉(zhuǎn)速前不要離開。如果您發(fā)現(xiàn)問題，找一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)人員來幫助您。

離心結(jié)束后，您應(yīng)當(dāng)會(huì)看見您的生物學(xué)樣品位于離心管底部的沉淀中。它已經(jīng)從稱為上清的余液中分離出來了。

可以通過傾倒，也就是直接倒出來去除上清，也可將上清吸出，就是用真空吸力將其吸出。

純化的樣品可以被重新放回溶液中，這個(gè)過程稱之為重懸。重復(fù)離心細(xì)胞，然后吸出上清留下細(xì)胞，再用緩沖液重懸細(xì)胞，這個(gè)過程稱之為細(xì)胞洗滌。

離心機(jī)的類型及應(yīng)用

固定角轉(zhuǎn)頭離心機(jī)可能是您在實(shí)驗(yàn)室里最常見到的。許多臺(tái)式離心機(jī)就是這種類型。

在這種離心機(jī)中，離心管呈固定的角度放置，它適用于差異離心方法。在這些方法中，可應(yīng)用一系列不同速度的離心來純化多種生物樣品，例如動(dòng)物細(xì)胞。通常這些方法會(huì)包括幾個(gè)細(xì)胞洗滌步驟。

與固定角轉(zhuǎn)頭不同，甩平式轉(zhuǎn)頭有靈活的離心管支架，使得樣品在旋轉(zhuǎn)時(shí)向外甩起。這種轉(zhuǎn)頭對(duì)某些應(yīng)用很有幫助，如密度梯度離心，可將生物樣品在密度梯度介質(zhì)中分離到不同的密度層。這種離心有助于快速分離不同的細(xì)胞類型，或者分離某種單獨(dú)的細(xì)胞器。

最后，超速離心機(jī)是實(shí)驗(yàn)室中所有離心機(jī)的老大哥。它的離心速度可以超過70,000RPM。這樣它可以用來分離小顆粒，例如DNA或者病毒。

因?yàn)檫@種離心機(jī)的高速度，要格外小心來保證它的樣品承載得到了正確的平衡，并要確保轉(zhuǎn)頭和轉(zhuǎn)頭蓋都是牢固的。

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