Центрифуга — это важный инструмент, который используется в исследовательских лабораториях по всему миру для разделения компонентов сложных смесей. Благодаря быстрому вращению лабораторных образцов центрифуга создает центробежную силу, которая заставляет более плотные частицы перемещаться от оси вращения, а более легкие — к ней. Этот процесс приводит к образованию осадка на дне пробирки, содержащего изолированный образец, в то время как оставшийся раствор, называемый супернатантом, может быть дополнительно исследован или обработан. Данное видео знакомит студентов с основными принципами и процессом центрифугирования. В нем подчеркивается различие между скоростью центрифугирования, измеряемой в оборотах в минуту (об/мин), и относительной центробежной силой (RCF), которая определяет величину центрифугирования независимо от размера ротора. Кроме того, видео охватывает меры безопасности при работе с центрифугами и предоставляет обзор различных типов центрифуг и роторных систем.
Центрифуги являются незаменимым лабораторным оборудованием, используемым для разделения частиц в растворе в зависимости от их размера, формы, плотности и вязкости. Эффективность этого процесса зависит от скорости вращения ротора. На сегодняшний день лабораторные центрифуги являются одними из наиболее широко используемых инструментов в исследованиях и клинических условиях. Их использование охватывает различные типы лабораторий, особенно в области химии, биохимии и молекулярной биологии. Эти универсальные приборы применяются для таких задач, как разделение, очистка и изоляция органелл, клеток и их компонентов. Кроме того, они играют важнейшую роль в обработке сложных смесей нуклеиновых кислот, белков и вирусов, способствуя проведению более детального анализа.
Современная центрифуга берёт своё начало в XVIII веке, когда английский военный инженер Бенджамин Робинс разработал устройство с вращающимся рычагом для измерения сопротивления. На основе изобретения Робинса Антонин Прандтль в 1864 году предложил использовать этот аппарат для разделения компонентов молока. Его брат Александр Прандтль усовершенствовал дизайн и в 1875 году создал машину для извлечения молочного жира. Хотя центрифуги до сих пор применяются для разделения молока, их использование значительно расширилось в различных научных и медицинских областях.
Лабораторная центрифуга использует центробежную силу, создаваемую вращающимися роторами, для разделения материалов различного размера частиц в растворах или суспензиях. Центрифуги широко применяются в фармацевтической, пищевой, экологической и химической промышленности.
Центрифуга обладает привлекательным внешним видом, эргономичным дизайном и удобными функциями, такими как управление скоростью и температурой, которые облегчают процесс разделения. Основная конструкция лабораторной центрифуги включает следующие характеристики:
Эта конструкция состоит из корпуса с дверцей и внутреннего контейнера. Корпус изготовлен из стали, а внутренний бак выполнен из нержавеющей стали.
Для процесса разделения доступны угловые и горизонтальные роторы. Высокоскоростное разделение выполняется вместо обработки больших объёмов. Горизонтальные роторы обладают большей устойчивостью по сравнению с угловыми роторами. Обычно они не подходят для высокоскоростного разделения, но рекомендуются для работы с большими объёмами.
Приводная система работает с использованием двигателя, приводного вала и амортизирующего механизма. Двигатель питается от переменного тока (AC), который вращает герметичный и смазанный приводной вал. Амортизирующая система эффективно поглощает возникающие силы, вибрации и шум.
Система управления построена на базе микрокомпьютера с сенсорной панелью и цифровым дисплеем. Этот блок управления позволяет регулировать скорость вращения и центробежную силу. Настройки можно сохранять в памяти для последующих экспериментов или будущего использования.
Система охлаждения использует полностью герметичный компрессор Copeland для управления как охлаждением, так и нагревом.
Система безопастности включает механизмы защиты от превышения тока, высоких температур, высоких скоростей, дисбаланса и открытия дверцы.
Центрифуга функционирует на основе принципа седиментации, который использует гравитационную и центробежную силы для разделения веществ в зависимости от их плотности. Применяются различные методы разделения, такие как изопикническое центрифугирование, метод осаждения, метод градиента плотности, фазовое разделение и методы ультрафильтрации. Наиболее часто используется метод осаждения, при котором частицы концентрируются на дне пробирки, образуя осадок (пеллет), а оставшийся раствор называется супернатантом. Во время разделения химические вещества переходят из матрицы или водного раствора в растворитель. Ультрафильтрация — это ещё один метод, при котором молекулы очищаются, разделяются и концентрируются с использованием мембраны.
В изопикническом центрифугировании создаётся самогенерирующийся градиент за счёт равновесия седиментации. Этот метод концентрирует анализируемые вещества до уровня, соответствующего плотности окружающего раствора. Протоколы центрифугирования обычно указывают центробежную силу относительно ускорения, что часто выражается в кратности силы тяжести. Использование скорости вращения, такой как обороты в минуту (об/мин), часто бывает менее точным.
Название «центрифуга» происходит от термина «центробежная сила», которая представляет собой виртуальную силу, направленную наружу для вращающихся объектов. Однако реальной физической силой, действующей при этом, является центростремительная сила, направленная внутрь. Примером этого взаимодействия можно считать вращение ведра с водой: при достаточной скорости вращения вода удерживается внутри ведра и не выливается. Если в ведре находится смесь песка и воды, при вращении происходит центрифугирование. Согласно принципу седиментации, вода и песок перемещаются к внешнему краю ведра. Однако более плотные частицы песка оседают на дно, в то время как более лёгкие молекулы воды смещаются к центру. Центростремительное ускорение имитирует усиленную гравитацию, но важно отметить, что искусственная гравитация варьируется в зависимости от расстояния объекта до оси вращения.
Центрифуга использует мотор для вращения жидкостных образцов на высоких скоростях. Скорость ротора центрифуги часто измеряется как относительная центробежная сила (RCF) в единицах гравитации (x g) или в оборотах в минуту (об/мин). Центробежная сила заставляет плотные компоненты перемещаться к внешней части контейнера, что облегчает быстрое и полное осаждение твёрдых частиц. Центрифуги бывают различных типов, отличающихся по размеру, ёмкости образцов и типу ротора. Выбор типа ротора является ключевым фактором при подборе центрифуги для лаборатории, так как он определяет виды выполняемых задач.
Кроме того, в центрифугах используются стеклянные или пластиковые пробирки, которые вставляются в полости ротора. Размер и тип пробирок влияют на совместимость с различными растворителями. Хотя стеклянные пробирки можно использовать с большинством растворителей, они, как правило, дороже. Пластиковые пробирки, напротив, могут быть столь же прочными при бережном обращении и часто совместимы с водой как предпочтительным растворителем. Для больших образцов вместо пробирок рекомендуется использовать центрифужные бутылки.
Центрифугирование находит широкое применение в различных областях. Оно используется в основном для разделения соединений путём их вращения внутри центрифуги. Этот процесс эффективно отделяет нежелательные частицы, начиная от субклеточных органелл до крупных молекул и разнообразных типов клеток. Центрифугирование включает два основных метода: подготовительное, которое изолирует специфические частицы, и аналитическое, которое измеряет физические свойства частиц в их осадочной форме. Центробежная сила, создаваемая вращением центрифуги, заставляет частицы оседать с скоростью, пропорциональной их размеру, при фиксированной вязкости жидкости и условиях центробежной силы.
Универсальность центрифугирования очевидна в его способности разделять смешиваемые жидкости, изучать макромолекулы и их гидродинамические свойства, очищать клетки млекопитающих, фракционировать субклеточные органеллы, мембранные фракции и везикулы. Оно также позволяет отделять такие вещества, как мел от воды, и извлекать обезжиренное молоко путём отделения жиров от обычного молока. Центрифугирование играет важную роль в циклонном разделении для отделения частиц из воздушных потоков и способствует стабилизации и очистке вина.
Кроме того, эта техника ценна для разделения белков в сочетании с другими методами очистки, такими как методы осаждения, например осаждение аммонийным сульфатом. В судебной химии центрифуги широко используются для отделения компонентов крови от образцов крови и компонентов мочи от образцов мочи. Кроме того, дифференциальное центрифугирование, специализированная форма центрифугирования, помогает в идентификации органелл.
На рынке представлен широкий выбор центрифуг, каждая из которых обладает уникальными характеристиками и выполняет определённые задачи. Эта статья предлагает всесторонний анализ различных типов центрифуг, раскрывая их соответствующие области применения и помогая выбрать оптимальную центрифугу в соответствии с вашими потребностями.
Центрифуги используют общий метод, но отличаются своим применением, различаясь, главным образом, скоростью вращения и конструкцией ротора, который служит вращающимся компонентом устройства. Роторы с фиксированным углом удерживают образцы под постоянным углом, роторы с качающейся головкой имеют шарнир, который позволяет сосудам для образцов отклоняться наружу с увеличением скорости вращения, а непрерывные трубчатые центрифуги содержат одну камеру вместо отдельных отсеков для образцов.
021-66840435
Менеджер по Продажам Отдела России и СНГ
+989101638848
Связаться с нами
