1.Centrífuga
Centrifugación es el término utilizado para describir el método de separación de mezclas mediante rotación y fuerza centrífuga. Durante el proceso de centrifugación, se pueden separar varias características de las partículas, incluido el tamaño, la forma, la densidad y la viscosidad. Una centrífuga es un instrumento de laboratorio que se utiliza para separar fluidos, gases o líquidos según su densidad.
El principio de centrifugación es el principio de sedimentación por gravedad. El rotor de la centrífuga gira a alta velocidad para generar una fuerza centrífuga relativamente fuerte, que acelera la sedimentación de las partículas finas en el líquido, logrando así la separación del líquido y las partículas finas.
Actualmente, las centrífugas se utilizan en química, biología, bioquímica y laboratorios clínicos, como para probar la tasa de sedimentación de varias células sanguíneas. La tecnología centrífuga también se utiliza en la producción de productos biológicos y API, así como en el análisis biofarmacéutico de medicamentos, e incluso se utiliza en la separación de cremas lácteas (grasas), el tratamiento de agua y otros campos.
2.Componentes de centrífuga
Algunas partes comunes de las centrífugas se presentan a continuación:
01.Motor
El motor es el potente componente central que genera la rotación en una centrífuga.
02.Ensamblaje del rotor
El eje impulsor y el rotor forman el conjunto del rotor. El eje de transmisión proporciona soporte a los componentes del rotor. El cabezal del rotor está conectado a un motor, que está equipado con un recipiente para contener el tubo de ensayo que contiene la muestra a centrifugar. Dos rotores de diferentes diámetros pueden tener la misma velocidad de rotación, y diferentes radios y momentos angulares provocarán diferentes aceleraciones de dichos rotores. Hay tres tipos principales de rotores:
Rotores de ángulo fijo: estos rotores fijan el tubo en un ángulo de 14°~40° con respecto a la vertical, lo que permite que las partículas viajen distancias cortas mientras se mueven radialmente hacia afuera, y se utilizan para centrifugación diferencial. Dado que la dirección de la sedimentación es la misma que la dirección de la fuerza centrífuga, la sedimentación se produce en ángulo en la pared de la tubería. Las partículas (aglomeraciones de sedimentos) chocan con la pared y luego se asientan en las esquinas de la base y la pared.
Barril oscilante/rotor horizontal: estos rotores giran a una posición horizontal junto con el tubo de centrífuga cuando se acelera, lo que permite que las partículas se muevan una distancia más larga, lo que facilita la separación del sobrenadante y el pellet para la centrifugación en gradiente de densidad.
Rotor vertical: Sosteniendo el tubo verticalmente, es decir, paralelo al eje del motor, la distancia que se mueven las partículas es menor y el tiempo de separación es menor. Se utiliza para la separación isopícnica y de gradiente de densidad.
03.Contenedor
Varios tipos de recipientes, como tubos de ensayo, bolsas de sangre, cubetas, tubos de centrífuga, etc., se fijan en el rotor para que la muestra gire a medida que gira el rotor.
04.Panel de control
Se utiliza para controlar diferentes parámetros, como temperatura, velocidad de rotación (Rcf o Rpm), etc.
05.Pestillo
El pestillo mantiene la tapa cerrada cuando se rompe un tubo de ensayo o se producen otros problemas mientras la centrífuga está funcionando.
06.Cubierta
La centrífuga solo girará cuando la tapa esté cerrada y bloqueada para evitar accidentes.
3. Tipos de tecnología centrífuga
Existen dos tipos de técnicas de centrifugación: centrifugación preparativa y centrifugación analítica. La centrifugación preparativa implica la separación y purificación de componentes como tejidos, células, estructuras subcelulares, vesículas de membrana y otras partículas bioquímicamente relevantes. Por el contrario, se realiza una centrifugación analítica para caracterizar biomoléculas purificadas.
01.Centrifugación Preparativa
Según la situación de la suspensión, la centrifugación preparativa se divide en centrifugación diferencial y centrifugación en gradiente de densidad.
001. Centrifugación Diferencial
Separa partículas según su forma, tamaño y densidad. Las suspensiones de partículas con diferentes densidades o tamaños se sedimentarán a diferentes velocidades, y las partículas más grandes y densas se sedimentarán más rápido. Una serie de ciclos de fuerza centrífuga creciente en una suspensión celular producirá una serie de gránulos que contienen células con tasas de sedimentación reducidas.
002. Centrifugación en gradiente de densidad
Separe las partículas según su densidad de flotación o tasa de sedimentación. La mezcla de muestra se coloca encima de un gradiente de densidad líquido preformado para la formación de bandas de ADN y la separación de plásmidos, nucleoproteínas y virus; Nabr y Nai se utilizan para el fraccionamiento de lipoproteínas; Percoll, Ficoll, metrizamida y dextrano se utilizan para separar células enteras, y la solución de sacarosa se utiliza para aislar ADNasa, ARNasa y proteasa.
La centrifugación en gradiente de densidad se divide en centrifugación zonal y centrifugación isopícnica.
Centrifugación zonal de velocidad: la muestra se cubre como un área pequeña en la parte superior del gradiente de densidad. Dependiendo de su masa, las partículas viajan a diferentes velocidades debido a la fuerza centrífuga. El tamaño y la masa son los principales determinantes de la velocidad de sedimentación de las partículas. A medida que una banda de partículas desciende en un medio denso, se forman regiones de partículas de tamaño comparable a medida que las partículas que se sedimentan más rápido pasan por partículas más lentas.
Centrifugación isopícnica: en la separación isopícnica (también llamada separación por flotabilidad o separación por equilibrio), las partículas se separan basándose únicamente en su densidad. El medio de gradiente debe tener una densidad mayor que las partículas que deben separarse. Las partículas migran bajo la influencia de la fuerza centrífuga y el gradiente de densidad de la muestra mezclada homogéneamente hasta que su densidad se vuelve igual a la del medio circundante. Después de la centrifugación, las partículas de cierta densidad se sedimentan hasta que su densidad es igual a la densidad del medio gradiente (es decir, la posición de equilibrio).
02.Centrifugación Analítica
El propósito de la centrifugación analítica es recopilar información para caracterizar muestras en rotación (velocidad de sedimentación, viscosidad, concentración, etc.), determinar el peso molecular relativo de los solutos, la pureza de las biomoléculas, detectar cambios conformacionales en la estructura de las proteínas, etc.
4.Tipos de centrífugas
El propósito de la centrifugación analítica es recopilar información para caracterizar muestras en rotación (velocidad de sedimentación, viscosidad, concentración, etc.), determinar el peso molecular relativo de los solutos, la pureza de las biomoléculas, detectar cambios conformacionales en la estructura de las proteínas, etc.
01. Centrífuga de sobremesa o de sobremesa
Debido a su tamaño más pequeño, son muy convenientes para laboratorios pequeños con espacio limitado
Son compactos y se utilizan con frecuencia en laboratorios clínicos y de investigación.
Centrífuga de sobremesa con tapa que cubre el equipo utilizado para hacer funcionar la centrífuga y un rotor con gradillas para tubos de ensayo
02. Centrifugadora de gases
Se utilizan para separar moléculas en función de la masa y gases en función de isótopos.
En concreto, se utilizan en la extracción y separación de uranio-235 y uranio-238.
03. Centrifugadora de hematocrito
Las centrífugas de hematocrito funcionan a velocidades de 7000 a 15000 rpm
El objetivo principal de una centrífuga de hematocrito es calcular el porcentaje de glóbulos rojos en la sangre en función del volumen. Se utiliza para producir plasma para el análisis fotométrico de la concentración de bilirrubina en la sangre neonatal.
04. Microcentrífuga
Debido a su factor de forma altamente compacto, ocupan un espacio muy pequeño y ocupan un espacio mínimo en su estación de trabajo.
Funcionan bien con tubos pequeños (hasta 2,0 ml) y se utilizan a menudo en aplicaciones biológicas.
Se utilizan para microfiltrar pequeñas cantidades de muestras de agua y retener ácidos nucleicos precipitados, proteínas y otros materiales en solución.
05. Centrífuga refrigerada
Estas centrífugas funcionan a máxima velocidad manteniendo una temperatura constante
Se utiliza para analizar ADN, ARN, PCR y anticuerpos ya que su rango de temperatura está entre -20 y -40 grados Celsius.
A menudo se utilizan para recolectar rápidamente materiales precipitados, incluidas células de levadura, cloroplastos, etc.
06. Centrífuga de alta velocidad
Una centrífuga de alta velocidad es una centrífuga ligeramente más rápida, con un rango de 15 000 a 30 000 Rpm.
Las centrífugas de alta velocidad contienen un dispositivo que regula la temperatura y la velocidad de funcionamiento y se utilizan para análisis críticos de biomoléculas finas.
Estas centrífugas utilizan tres tipos de rotores: rotores de ángulo fijo, rotores de cangilones y rotores verticales.
07. Centrífuga de baja velocidad
Normalmente se utilizan en laboratorios para la clasificación rutinaria de partículas que funcionan a una velocidad máxima de 4000 a 5000 Rpm.
El ajuste de temperatura es poco común y generalmente funciona a temperatura ambiente
Estas centrífugas están disponibles en tipos de cubo y rotor de ángulo fijo
08. Centrífuga de flujo continuo
Puede centrifugar grandes cantidades de muestras sin afectar la tasa de sedimentación
También tienen mayor capacidad y ahorran tiempo al eliminar la necesidad de cargar y descargar muestras repetidamente como las centrífugas estándar.
09. Ultracentrífuga
Una ultracentrífuga es una centrífuga altamente desarrollada y sofisticada que puede separar pequeñas moléculas que no pueden separarse rápidamente con las centrífugas convencionales.
Rango de velocidad del rotor de ultracentrífuga de 60 000 a 150 000 rpm
Analizan muestras como sistemas de flujo continuo o agrupados y a escalas mayores
010. Ultracentrífuga preparativa
Las ultracentrífugas preparativas son centrífugas que se utilizan para separar partículas en experimentos mediante centrifugación.
Al preparar una ultracentrífuga para su funcionamiento, el contenido del tubo de ensayo es
Se verifica después del proceso de centrifugación, a diferencia de una centrífuga utilizada para análisis, donde el contenido se verifica durante el proceso de centrifugación.
011. Ultracentrífuga analítica
Las centrífugas analíticas son ultracentrífugas que se utilizan para examinar las diferentes partículas dentro de una muestra.
Se utiliza para el examen cualitativo de macromoléculas en solución.
Están equipados con dispositivos sensores que rastrean la rotación y el movimiento de los ingredientes en tiempo real para calcular los coeficientes de sedimentación.
5. Ventajas y limitaciones de las centrífugas
01.Ventaja
-Operación cerrada, apariencia ordenada
-Inicio y apagado rápidos
-Puede automatizarse fácilmente y ejecutarse de forma continua si es necesario
-Baja relación costo de capital a capacidad
-Ajustar rápidamente los parámetros operativos
-Alta flexibilidad y rendimiento excepcional
-Operación simple y fácil instalación
02.Limitaciones
-Separar partículas ligeras (con masa casi insignificante) es muy difícil
-Aunque existen muchos tipos de centrífugas, son equipos eléctricos muy complejos que requieren reparaciones profesionales cuando funcionan mal, lo que hace que el equipo sea extremadamente difícil y costoso de mantener.
-Alto consumo de energía ya que tiene muchas funciones que consumen mucha energía, como control de temperatura y giro del rotor.
-Debido a la alta velocidad por minuto, las centrífugas pueden producir molestias acústicas. Dado que gira, inevitablemente genera vibraciones, que pueden causar contaminación acústica y
-Dificultad su uso en algunas zonas.
-En la mayoría de los casos, cuando falla el dispositivo principal, se requiere la intervención de una máquina de respaldo
6.Procedimientos y precauciones de funcionamiento de la centrífuga
01.Procedimientos Operativos
001. Verifique la centrífuga para asegurarse de que esté funcionando correctamente, esté intacta y pueda moverse sin restricciones.
002. Después de seleccionar los tubos o recipientes de centrífuga adecuados, inspecciónelos para asegurarse de que no tengan fallas ni grietas. Cualquier tubo o contenedor dañado o defectuoso debe desecharse.
003. Llene el tubo con su líquido preferido, no lo llene en exceso ni de menos.
004. Verificar que los tubos de centrífuga estén equilibrados; Pese cada tubo individualmente en una báscula para confirmar que tienen el mismo peso. ¡Evite depender únicamente del volumen para mantener el equilibrio! Esto es especialmente cierto para soluciones que contienen varios tipos de muestras o diferentes concentraciones de muestras.
005. Apretar el tapón del tubo de centrífuga.
006. Antes de insertar el tubo de centrífuga, asegúrese de que su exterior esté seco y limpio.
007. Mantener equilibrados los tubos de ensayo en la centrífuga.
008. Cierre la tapa y asegúrese de que encaje bien.
009. Configurar el tiempo y la velocidad de ejecución.
0010. No abandone la unidad cuando la centrífuga parezca estar funcionando y esté funcionando a máxima velocidad. Compruebe si hay vibraciones o ruidos inusuales.
0011. Una vez que escuche sonidos extraños o sienta vibraciones fuertes, apague inmediatamente la centrífuga y retire la muestra. Una causa típica de esto es una centrífuga mal equilibrada. Si el problema no desaparece después de equilibrar correctamente la centrífuga, no la utilice hasta que se repare.
0012. Después de que la centrífuga complete su ciclo, espere hasta que deje de girar antes de abrir la tapa. Nunca toque ni abra la tapa de la centrífuga hasta que la centrífuga haya dejado de girar. Detener el equipo prematuramente puede provocar fallas mecánicas y lesiones.
0013. Para permitir que los aerosoles emitidos durante la centrifugación se sedimenten, es mejor esperar al menos 10 minutos después de que se detenga la rotación antes de abrir la tapa.
0014. Una vez que la centrífuga haya dejado de girar, retire la muestra de la centrífuga.
02.Precauciones
-Antes de la operación, verifique siempre que la centrífuga esté sobre una superficie adecuada
-Mantenga la tapa cerrada mientras el rotor está funcionando
-Cuando la centrífuga tiembla o vibre, desenchufe el enchufe
-Asegúrese de que el tubo sea adecuado para el programa y la configuración antes de usarlo. Los tubos de ensayo utilizados en centrífugas deben suministrarse en juegos completos.
-Las tuberías deben cargarse simétricamente utilizando cargas adyacentes y opuestas equilibradas. -Utilice masa en lugar de volumen para equilibrar los tubos