As centrífugas de laboratório são equipamentos de separação essenciais em áreas como biologia, química e medicina, que permitem a separação rápida de diferentes componentes de amostras através de campos de força centrífugos gerados por rotação de alta velocidade. Este artigo descreverá a lógica técnica e o uso da centrífuga a partir dos princípios básicos, especificações operacionais e manutenção.

　　Princípio básico da separação centrífuga: o jogo da força centrífuga e do fator de sedimentação

Construção do campo de força centrífuga

Quando o rotor da centrífuga de laboratório gira a alta velocidade, as partículas da amostra são submetidas à força centrífuga para fora (Fc = mω²r), cujo tamanho é proporcional à massa da partícula (m), ao quadrado da velocidade angular (ω²) e ao raio de rotação (r). Por exemplo, a uma velocidade de rotação de 10.000 rpm, a força centrífuga a um raio de 10 cm pode atingir mais de 5.000 vezes a gravidade da Terra, o suficiente para permitir que os órgãos celulares de nível de mícrons se sedimentem rapidamente.

Diferenciação da velocidade de sedimentação

De acordo com a Lei de Stokes, a velocidade de precipitação da partícula (v) é proporcional ao tamanho da partícula quadrado (d²), a diferença de densidade (ρp-ρm) e inversamente proporcional à viscosidade do meio (η). O laboratório permite a separação de diferentes componentes ajustando a velocidade de rotação (controlando ω) e o tipo de rotor (alterando r):

① Centrífuga diferencial: separação de fragmentos celulares de baixa velocidade (por exemplo, 3000 rpm, 10 min), vaso de precipitação de alta velocidade (por exemplo, 15.000 rpm, 20 min);

② Gradiente de densidade de centrifugação: espalhar o gradiente de sacarose ou iodoxanol na amostra, usando a diferença de densidade para alcançar a separação precisa das partículas virales e fragmentos celulares.

Adaptabilidade do projeto do rotor

Rotor angular: a direção da força centrífuga é vertical ao eixo do rotor, aplicável a amostras de alta densidade (como precipitação bacteriana);

Rotor horizontal: força centrífuga paralela ao eixo do rotor, reduzindo a ressuspensão da amostra, comumente usada para separação de baixa densidade, como extração de DNA;

3 Rotor de cintura de zona: através do design de câmara circular, alcançar a separação de fluxo contínuo de amostras de grande capacidade, melhorando a eficiência mais de 3 vezes.

　　Processo operacional padronizado: dupla garantia de segurança e eficiência

1. pré-tratamento da amostra

① Equilíbrio de alinhamento: colocação simétrica do tubo centrífugo, erro ≤0.1g, para evitar que a vibração do rotor danifique o rolamento;

② Controle de capacidade: o volume de enchimento não excede 2/3 do volume do tubo centrífugo, evitando que o líquido derrame o rotor de corrosão durante a rotação de alta velocidade.

2. Configuração de parâmetros

① Selecção da velocidade de rotação: de acordo com as instruções de referência do tipo de amostra (por exemplo, separação de sangue é comumente usada em 3000rpm, a quebra celular requer 20000rpm);

② Curva de redução de litro: definir a aceleração lenta / desaceleração (por exemplo, elevação de 5min para a velocidade de rotação alvo) para evitar a estratificação da amostra.

3. Monitoramento operacional

Observação de ruído: vibração anormal ou som agudo precisa ser verificado imediatamente;

Controle de temperatura: a centrifugadora congelada configura 4 ° C para inibir a atividade enzimática e evitar a degradação do DNA.

Conclusão: A separação precisa das centrífugas de laboratório depende da sinergia tridimensional de "compreensão de princípios - otimização de parâmetros - operação padronizada". Os pesquisadores precisam escolher as condições de rotor e centrifugação adequadas com base nas características da amostra, ao mesmo tempo que criam arquivos de manutenção do equipamento (por exemplo, tempo de funcionamento, registros de manutenção) para melhorar a eficiência de separação e a vida útil do equipamento. No contexto dos requisitos cada vez mais rigorosos de biossegurança, o design fechado da centrífuga e a certificação à prova de explosão (como a certificação UL) também são considerações importantes na compra.