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生物化学、分子生物学、医学和其他领域的研究人员通常使用离心分离样品成分,这项技术依赖于重力和质量:随着时间的推移,异质溶液中的颗粒会根据大小和密度进行分离。更小、密度更小的粒子也可能向下迁移,但速度要慢得多;有些颗粒永远不会沉降,但仍悬浮在溶液中。由于离心机加速并增强了这一过程,因此自19世纪末以来,离心机在科学界得到了广泛的应用。
离心利用向心力将非均质溶液分离成上清液和颗粒。现代离心机通过高速旋转溶液来增加沉降速率,从而放大重力。在此过程中,具有高颗粒密度的材料将朝离心轴(沿管向下)沉积,而具有较低颗粒密度的材料将远离离心轴沉积。例如,悬浮液中的细菌细胞具有较高的颗粒密度,并倾向于沉降到底部。
在正常重力(1克)作用下,通常需要数小时或数天的过程,在1万克的重力作用下,使用一种相对便宜且易于使用的设备,可以缩短到几分钟。离心机转速越快(即转速越高),沉降越快。相对离心力(RCF)是表达重力(g-force)的另一种方式,也就是转子的转动,它让研究人员可以很容易地分离组织、细胞、细胞器和大分子,以进行进一步的研究。
离心机包括两种转子中的一种,用于放置发生分离的管道。固定角度转子将管子固定在相对于旋转轴的稳定角度(通常为45°)。当施加向心力时,摆动的铲斗转子向外摆动,并将电池保持在相对于旋转角度约90°的角度。回想一下,密度更大的材料会朝向心力的角度分离。因此,在摆动斗式转子中,颗粒材料将在锥形离心管的底部形成,而在固定角度转子中加工的管将在侧面形成沉降。如果固体被夹入管道的角度,这可能会有问题。
摆动桶转子提供了优越的沉降位置,这一事实使其成为大多数条件下离心样品的明显选择;然而,固定角度转子提供了宝贵的好处,往往使其成为更理想的选择。它们是什么?首先,由于其简单而有效的管间距,固定角度转子可以容纳比摆动铲斗对应物更多的管,使其更适用于高通量应用。其次,由于金属合金材料的刚性设计,固定转子能够承受分离RNA、DNA和蛋白质等生物大分子时所需的更高重力。最后,研究人员通常希望在离心后反复清洗颗粒材料。将颗粒放置在管的侧面,可以更容易地用溶液清洗,而不会干扰颗粒。
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