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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,这是一种依赖重力和质量的技术:非均匀溶液中的颗粒会随着时间的推移根据大小和密度分离。更小、密度更低的粒子也可能向下移动,但速度要慢得多;有些颗粒永远不会沉淀,而是悬浮在溶液中。由于离心机加速和增强了这一过程,自19世纪末以来,离心机在科学界得到了广泛应用。
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。
事实上,摇桶转子提供了一个优越的沉淀位置,使其成为大多数条件下离心样品的明显选择;然而,固定角度的转子提供了宝贵的好处,往往使他们成为一个更理想的选择。他们是什么?首先,由于它的简单和有效的管间距,一个固定角度的转子可以容纳更多的管相比,其摆动桶对等物,使它更实际的高吞吐量的应用。其次,由于金属合金材料的刚性设计,固定转子在分离RNA、DNA和蛋白质等生物大分子时,可以承受更高的重力。最后,研究人员往往希望在离心后反复清洗成粒的物料。球团的放置在管的一边,使它可以更容易地用溶液清洗,而不可能干扰球团。
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