1. Centrifugeer
Centrifugeren is de term die wordt gebruikt om de methode te beschrijven voor het scheiden van mengsels met behulp van rotatie en middelpuntvliedende kracht. Tijdens het centrifugatieproces kunnen verschillende kenmerken van deeltjes worden gescheiden, waaronder grootte, vorm, dichtheid en viscositeit. Een centrifuge is een laboratoriuminstrument dat wordt gebruikt voor het scheiden van vloeistoffen, gassen of vloeistoffen op basis van dichtheid.
Het principe van centrifugeren is het principe van zwaartekrachtsedimentatie. De rotor van de centrifuge wordt met hoge snelheid geroteerd om een relatief sterke centrifugaalkracht te genereren, die de sedimentatie van fijne deeltjes in de vloeistof versnelt, waardoor de scheiding van de vloeistof en de fijne deeltjes wordt bereikt.
Momenteel worden centrifuges gebruikt in de scheikunde, biologie, biochemie en klinische laboratoria, zoals het testen van de bezinkingssnelheid van verschillende bloedcellen. Centrifugaaltechnologie wordt ook gebruikt bij de productie van biologische producten en api's, evenals bij de biofarmaceutische analyse van geneesmiddelen, en wordt zelfs gebruikt bij de scheiding van zuivelroom (vet), waterbehandeling en andere gebieden.
2. Centrifugeercomponenten
Enkele veel voorkomende onderdelen van centrifuges worden als volgt geïntroduceerd:
01.Motor
De motor is het krachtige kernonderdeel dat rotatie in een centrifuge genereert.
02. Rotorconstructie
De aandrijfas en rotor vormen het rotorsamenstel. De aandrijfas biedt ondersteuning voor de rotorcomponenten. De rotorkop is verbonden met een motor, die is uitgerust met een container voor het vasthouden van de reageerbuis met het te centrifugeren monster. Twee rotoren met verschillende diameters kunnen dezelfde rotatiesnelheid hebben, en verschillende stralen en hoekmomentum zullen verschillende versnellingen van dergelijke rotoren veroorzaken. Er zijn drie hoofdtypen rotoren:
Rotors met vaste hoek: deze rotors fixeren de buis in een hoek van 14°~40° ten opzichte van de verticaal, waardoor de deeltjes korte afstanden kunnen afleggen terwijl ze radiaal naar buiten bewegen, en worden gebruikt voor differentiële centrifugatie. Omdat de richting van de sedimentatie dezelfde is als de richting van de middelpuntvliedende kracht, vindt sedimentatie plaats onder een hoek op de buiswand. De deeltjes (sedimentklonten) komen in botsing met de muur en nestelen zich vervolgens op de hoeken van de basis en de muur.
Draaicilinder/horizontale rotor: deze rotoren zwaaien naar een horizontale positie samen met de centrifugebuis tijdens het accelereren, waardoor de deeltjes een langere afstand kunnen afleggen, waardoor een gemakkelijkere scheiding van het supernatant en de pellet wordt vergemakkelijkt voor centrifugatie van de dichtheidsgradiënt.
Verticale rotor: door de buis verticaal te houden, dat wil zeggen parallel aan de motoras, is de afstand waarover de deeltjes bewegen korter en is de scheidingstijd korter. Het wordt gebruikt voor isopycnische en dichtheidsgradiëntscheiding.
03.Container
Verschillende soorten containers, zoals reageerbuizen, bloedzakken, cuvetten, centrifugebuizen, enz., zijn in de rotor bevestigd, zodat het monster roteert terwijl de rotor draait.
04. Configuratiescherm
Wordt gebruikt om verschillende parameters te regelen, zoals temperatuur, rotatiesnelheid (Rcf of Rpm), enz.
05. Vergrendeling
De vergrendeling houdt het deksel gesloten wanneer een reageerbuis breekt of er andere problemen optreden terwijl de centrifuge draait.
06.Omslag
De centrifuge draait alleen als het deksel gesloten en vergrendeld is om ongelukken te voorkomen.
3. Soorten centrifugaaltechnologie
Er zijn twee soorten centrifugatietechnieken, namelijk preparatieve centrifugatie en analytische centrifugatie. Preparatieve centrifugatie omvat de scheiding en zuivering van componenten zoals weefsels, cellen, subcellulaire structuren, membraanblaasjes en andere biochemisch relevante deeltjes. Daarentegen wordt analytische centrifugatie uitgevoerd om gezuiverde biomoleculen te karakteriseren.
01. Preparatieve centrifugatie
Afhankelijk van de opschortingssituatie wordt preparatieve centrifugatie verdeeld in differentiële centrifugatie en dichtheidsgradiëntcentrifugatie.
001. Differentiële centrifugatie
Het scheidt deeltjes op basis van vorm, grootte en dichtheid. Suspensies van deeltjes met verschillende dichtheden of afmetingen zullen met verschillende snelheden bezinken, waarbij grotere en dichtere deeltjes sneller bezinken. Een reeks toenemende centrifugale krachtcycli op een celsuspensie zal een reeks pellets produceren die cellen bevatten met verminderde bezinkingssnelheden.
002. Centrifugatie van dichtheidsgradiënt
Afzonderlijke deeltjes op basis van hun drijfdichtheid of bezinkingssnelheid. Het monstermengsel wordt bovenop een voorgevormde vloeistofdichtheidsgradiënt geplaatst voor DNA-bandvorming en scheiding van plasmiden, nucleoproteïnen en virussen; Nabr en Nai worden gebruikt voor de fractionering van lipoproteïnen; Percoll, Ficoll, Metrizamide en Dextran worden gebruikt voor het scheiden van hele cellen, de sucrose-oplossing wordt gebruikt om Dnase, Rnase en Protease te isoleren.
Dichtheidsgradiëntcentrifugatie is onderverdeeld in snelheidszonelijke centrifugatie en isopycnische centrifugatie.
Tariefzonecentrifugatie: het monster wordt bedekt als een klein gebied aan de bovenkant van de dichtheidsgradiënt. Afhankelijk van hun massa reizen deeltjes met verschillende snelheden als gevolg van de middelpuntvliedende kracht. Grootte en massa zijn de belangrijkste bepalende factoren voor de bezinkingssnelheid van deeltjes. Terwijl een band van deeltjes in een dicht medium afdaalt, vormen zich gebieden met deeltjes van vergelijkbare grootte naarmate sneller bezinkende deeltjes langzamere deeltjes passeren.
Isopycnische centrifugatie: bij isopycnische scheiding (ook wel drijfvermogenscheiding of evenwichtsscheiding genoemd) worden deeltjes uitsluitend op basis van hun dichtheid gescheiden. Het gradiëntmedium moet een hogere dichtheid hebben dan de deeltjes die moeten worden gescheiden. De deeltjes migreren onder invloed van de middelpuntvliedende kracht en de dichtheidsgradiënt van het homogeen gemengde monster totdat hun dichtheid gelijk wordt aan die van het omringende medium. Na centrifugeren bezinken deeltjes met een bepaalde dichtheid totdat hun dichtheid gelijk is aan de dichtheid van het gradiëntmedium (d.w.z. de evenwichtspositie).
02. Analytische centrifugatie
Het doel van analytische centrifugatie is het verzamelen van informatie om roterende monsters te karakteriseren (sedimentatiesnelheid, viscositeit, concentratie, enz.), het relatieve molecuulgewicht van opgeloste stoffen te bepalen, de zuiverheid van biomoleculen te detecteren, conformationele veranderingen in de eiwitstructuur te detecteren, enz.
4. Soorten centrifuges
Het doel van analytische centrifugatie is het verzamelen van informatie om roterende monsters te karakteriseren (sedimentatiesnelheid, viscositeit, concentratie, enz.), het relatieve molecuulgewicht van opgeloste stoffen te bepalen, de zuiverheid van biomoleculen te detecteren, conformationele veranderingen in de eiwitstructuur te detecteren, enz.
01. Desktop of desktopcentrifuge
Vanwege hun kleinere formaat zijn ze erg handig voor kleine laboratoria met beperkte ruimte
Deze zijn compact en worden vaak gebruikt in onderzoeks- en klinische laboratoria
Tafelcentrifuge met deksel dat de apparatuur bedekt die wordt gebruikt om de centrifuge te laten draaien, en een rotor met reageerbuisrekken
02. Gascentrifuge
Ze worden gebruikt om moleculen op basis van massa en gassen op basis van isotopen te scheiden
Ze worden met name gebruikt bij de extractie en scheiding van uranium-235 en uranium-238
03. Hematocrietcentrifuge
Hematocrietcentrifuges werken met snelheden van 7000 tot 15000 tpm
Het belangrijkste doel van een hematocrietcentrifuge is het berekenen van het op volume gebaseerde percentage rode bloedcellen in het bloed. Het wordt gebruikt om plasma te produceren voor fotometrische analyse van de bilirubineconcentratie in het bloed van pasgeborenen
04. Microcentrifuge
Dankzij hun zeer compacte vormfactor hebben ze een zeer kleine voetafdruk en nemen ze minimale ruimte in beslag op uw werkstation
Deze werken goed met kleine buisjes (tot 2,0 ml) en worden vaak gebruikt in biologische toepassingen
Ze worden gebruikt voor het microfiltreren van kleine hoeveelheden watermonsters en het vasthouden van neergeslagen nucleïnezuren, eiwitten en andere materialen in oplossing
05. Gekoelde centrifuge
Deze centrifuges werken op maximale snelheid en handhaven een constante temperatuur
Het wordt gebruikt om DNA, RNA, PCR en antilichamen te analyseren, aangezien het temperatuurbereik tussen -20 en -40 graden Celsius ligt
Ze worden vaak gebruikt om neergeslagen materialen snel te verzamelen, waaronder gistcellen, chloroplasten, enz.
06. Hogesnelheidscentrifuge
Een hogesnelheidscentrifuge is een iets snellere centrifuge, variërend van 15.000 tot 30.000 tpm.
Hogesnelheidscentrifuges bevatten een apparaat dat de temperatuur en de bedrijfssnelheid regelt en worden gebruikt voor kritische analyses van fijne biomoleculen.
Deze centrifuges gebruiken drie soorten rotoren: rotoren met een vaste hoek, emmerrotoren en verticale rotoren
07. Centrifuge met lage snelheid
Deze worden doorgaans gebruikt in laboratoria voor het routinematig sorteren van deeltjes, waarbij een maximale snelheid van 4000-5000 tpm wordt gebruikt
Temperatuuraanpassing is zeldzaam en werkt meestal bij kamertemperatuur
Deze centrifuges zijn verkrijgbaar in emmer- en vastehoekrotortypes
08. Centrifuge met continue stroom
Het kan grote hoeveelheden monsters centrifugeren zonder de sedimentatiesnelheid te beïnvloeden
Ze hebben ook een grotere capaciteit en besparen tijd doordat ze de noodzaak om monsters herhaaldelijk te laden en te lossen, zoals standaardcentrifuges, elimineren
09. Ultracentrifuge
Een ultracentrifuge is een hoogontwikkelde en geavanceerde centrifuge die kleine moleculen kan scheiden die niet snel kunnen worden gescheiden door conventionele centrifuges
Ultracentrifugerotorsnelheidsbereik van 60.000 tot 150.000 tpm
Ze voeren monsters uit als gegroepeerde of continue stroomsystemen en op grotere schaal
010. Preparatieve ultracentrifuge
Preparatieve ultracentrifuges zijn centrifuges die worden gebruikt om deeltjes in experimenten te scheiden door middel van centrifugeren
Bij het gereedmaken van een ultracentrifuge voor gebruik moet de inhoud van de reageerbuis
Gecontroleerd na het centrifugatieproces, in tegenstelling tot een centrifuge die wordt gebruikt voor analyse, waarbij de inhoud wordt gecontroleerd tijdens het centrifugatieproces.
011. Analytische ultracentrifuge
Analytische centrifuges zijn ultracentrifuges die worden gebruikt om de verschillende deeltjes in een monster te onderzoeken
Het wordt gebruikt voor kwalitatief onderzoek van macromoleculen in oplossing
Ze zijn uitgerust met detectieapparatuur die de rotatie en beweging van ingrediënten in realtime volgt om de sedimentatiecoëfficiënten te berekenen
5. Voordelen en beperkingen van centrifuges
01.Voordeel
-Gesloten bediening, nette uitstraling
-Snel opstarten en afsluiten
-Kan eenvoudig worden geautomatiseerd en indien nodig continu worden uitgevoerd
-Lage verhouding tussen kapitaalkosten en capaciteit
-Snel bedrijfsparameters aanpassen
-Hoge flexibiliteit en uitstekende prestaties
-Eenvoudige bediening en eenvoudige installatie
02.Beperkingen
-Het scheiden van lichtdeeltjes (met een bijna verwaarloosbare massa) is erg moeilijk
-Hoewel er veel soorten centrifuges zijn, zijn ze op elektrisch gebied zeer complex. -Apparatuur die professionele reparaties vereist als ze defect raken, waardoor apparatuur -Extreem moeilijk en duur is om te onderhouden.
- Hoog energieverbruik omdat het veel energievretende functies heeft, zoals temperatuurregeling en rotordraaien
-Vanwege de hoge snelheid per minuut kunnen centrifuges geluidsoverlast veroorzaken. Omdat het roteert, genereert het onvermijdelijk trillingen, die geluidsoverlast kunnen veroorzaken
-Het gebruik ervan in sommige gebieden belemmeren.
-In de meeste gevallen, wanneer het primaire apparaat uitvalt, is een back-upmachine vereist om in te grijpen
6. Bedieningsprocedures en voorzorgsmaatregelen bij het centrifugeren
01.Bedrijfsprocedures
001. Controleer of de centrifuge goed functioneert, intact is en zonder beperkingen kan worden verplaatst.
002. Nadat u de juiste centrifugebuizen of containers hebt geselecteerd, inspecteert u deze om er zeker van te zijn dat er geen gebreken of scheuren zijn. Beschadigde of defecte buizen of containers moeten worden weggegooid.
003. Vul de buis met de vloeistof van uw voorkeur, doe hem niet te vol of te weinig.
004. Controleer of de centrifugebuizen in balans zijn; Weeg elke buis afzonderlijk op een weegschaal om er zeker van te zijn dat ze even zwaar zijn. Vertrouw niet alleen op volume voor balans! Dit geldt vooral voor oplossingen die verschillende monstertypen of verschillende monsterconcentraties bevatten.
005. Draai de dop van de centrifugebuis vast.
006. Zorg ervoor dat de buitenkant droog en schoon is voordat u de centrifugebuis erin steekt.
007. Houd de reageerbuisjes in balans in de centrifuge.
008. Sluit het deksel en zorg ervoor dat het goed aansluit.
009. Configureer looptijd en snelheid.
0010. Verlaat het apparaat niet wanneer de centrifuge lijkt te draaien en op maximale snelheid draait. Controleer op ongebruikelijke trillingen of geluiden.
0011. Zodra u vreemde geluiden hoort of sterke trillingen voelt, schakelt u de centrifuge onmiddellijk uit en verwijdert u het monster. Een typische oorzaak hiervan is een niet goed uitgebalanceerde centrifuge. Als het probleem niet verdwijnt nadat de centrifuge goed is uitgebalanceerd, mag u de centrifuge niet gebruiken totdat deze is gerepareerd.
0012. Nadat de centrifuge zijn cyclus heeft voltooid, wacht u tot hij stopt met draaien voordat u het deksel opent. Raak het deksel van de centrifuge nooit aan en open het nooit totdat de centrifuge niet meer draait. Het voortijdig stoppen van apparatuur kan leiden tot mechanisch falen en letsel.
0013. Om de tijdens het centrifugeren vrijgekomen aërosolen te laten bezinken, kunt u het beste ten minste 10 minuten wachten nadat de rotatie is gestopt voordat u het deksel opent.
0014. Zodra de centrifuge is gestopt met draaien, verwijdert u het monster uit de centrifuge.
02.Voorzorgsmaatregelen
-Controleer vóór gebruik altijd of de centrifuge op een geschikt oppervlak staat
-Houd het deksel gesloten terwijl de rotor draait
-Wanneer de centrifuge schudt of trilt, haalt u de stekker uit het stopcontact
-Zorg ervoor dat de buis geschikt is voor het programma en de instellingen vóór gebruik. Reageerbuisjes die in centrifuges worden gebruikt, moeten in complete sets worden geleverd
-Pijpen moeten symmetrisch worden geladen met behulp van gebalanceerde aangrenzende en tegengestelde belastingen. -Gebruik massa in plaats van volume om de buizen in evenwicht te brengen