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离心机的六点小知识

点击次数:896  更新时间:2023-08-03
  离心机是应用离心力分离液体中的混合物的设备,它通过使物体围绕固定轴旋转运动,从而分离不同密度的液体或液体与固体。
  离心机是相对简单的仪器,但维护起来却很麻烦。大多数与离心机有关的故障都是由于用户的错误操作而造成的,许多机器也因错误操作而有所损害。因此,了解我们在离心过程中需要遵守或者所做的事情,避免损坏仪器和保持离心机在实验室中的长久保存,是非常重要的。
  平衡
  离心机工作时,转子旋转会非常快,从而产生极大的离心力,因此在旋转过程中适当地平衡转子是至关重要的,特别是当转子装载上样品后的整体平衡。转子的任何不平衡,包括将离心机放置在不平整或倾斜的工作台平面上,都会引起异常的振动,进而损坏转子。
  由于离心过程中产生的离心力与样品质量和加速度成正比,因此在高速情况下精确的平衡变得尤为重要。在较高的RCF下,即使是样品质量的轻微变化不同也会导致转子巨大的不平衡。
  不管离心机的转子是固定角度还是水平摆动,平衡时要考虑的两个重要因素包括样品量和离心管的对称排列。重要的是要确保所有试管中的样品量相等,并且试管在离心机中直接相对放置)。如果溶液的密度不一样(如丙酮和水),试管的质量应该相等,而不是体积相等,才能正确平衡。如果是水平摆动转子,则要确保所有槽中的转子摇篮与机器相适应,并且重量相同。
  RPM和RCF
  RPM(每分钟转数)和RCF(相对离心力或g力)通常用来描述离心速度。RCF指的是施加在样品上的加速度,例如10000g意味着10000倍地球引力。转速RPM不是很有效的单位,因为离心力随机器半径的变化而变化(半径越大,在相同的转速下,施加在样品上的加速度越大),RCF与转子的半径和RPM的平方成正比,因此转速设置需要转换为RCF,以确保提供正确的离心力。
  时间、速度和离心
  离心速度的选择取决于样品中颗粒的大小,颗粒越小,离心速度越高,例如,细菌细胞的造粒速度(2000-10000g)高于哺乳动物细胞。由旋转的转子产生的相对离心力(RCF)是相对于地球引力而言的,因此也被称为G力。作用在颗粒上的G力与旋转速度成指数关系,由于RCF与RPM的平方关系,10000RPM 5分钟的离心速度和5000RPM 10分钟的离心速度的效果是不能等同的。前者产生的RCF比后者大得多。
  离心和温度
  离心过程一般会产生热量,因为分子的运动和与空气的摩擦,导致离心机内的温度上升,从而影响样品的稳定性。影响离心机内部温度的主要因素有三个:转子材料、转子形状和离心的速度。
  转子材料:如钢和铝具有高密度和高导热性的特点,这些能有效地传递热量,迅速冷却。聚合物和碳纤维等材料是低密度材料(隔热材料),则有助于保持恒温。
  转子形状:决定了离心机内的气流。通过转子形状设计来优化离心机内的气流,这对维持温度至关重要。
  离心的速度:离心速度与上升温度是成正比的。在更高的速度下,会有更多的热量产生。
  升温的程度很大程度上取决于转子的最大速度和形状。重要的是要了解离心机的最大转速和保持温度范围不会改变实验结果的速度范围。
  加速和减速
  许多离心机提供控制减速设置(制动刹车)的选项,使其更快地停止,以及对样品结果的影响。
  在涉及核酸提取或细菌细胞造粒的离心过程中,制动是特别有用的,因为这些过程不受突然停止的影响。对突然减速较为敏感的实验,如分离外周血单个核细胞和梯度离心,制动则会导致分离层重新混合。
  因此,具有不同加速/减速设置的离心机为用户提供了调整加速和减速速度的选项,并更加轻松地优化实验操作。
  离心颗粒位置
  离心机的应用之一是将细菌细胞、哺乳动物细胞或核酸分离制成颗粒状。转子的角度决定了颗粒的位置。在水平摆动转子的情况下,颗粒在离心管的底部形成,在固定角度转子的情况下,颗粒则与离心管成一定角度(如上图)在管底部存在。
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