Понимание функций и принципов работы центрифуги имеет решающее значение для максимально эффективного её использования в лабораториях. Центрифуга — это важный инструмент, который часто необходим в лабораторных исследованиях. Знание принципов работы центрифуги и сил, которые она использует, может значительно повысить её эффективность.
Центрифуга — это универсальный прибор, который использует центробежную силу, вызванную вращением, для эффективного разделения содержимого образца в зависимости от плотности. При вращении центрифуга создает мощную центробежную силу, создавая механизм разделения. Хотя разделение под воздействием силы тяжести происходит естественным образом со временем, центрифуга обеспечивает быстрое разделение, что необходимо для лабораторных и других применений.
Термин "центрифуга" охватывает как сам прибор, так и процесс его использования. Центрифуга включает быстро вращающийся контейнер, в котором содержится образец, позволяя разделить его компоненты по плотности. Центрифуги часто используются для разделения различных частиц, включая жидкости и твердые вещества, из жидких растворов. Кроме того, их применение вышло за рамки простого механического разделения и включает отделение, очистку и наблюдение за органеллами, клетками и клеточными компонентами, а также более сложные смеси нуклеиновых кислот, белков и вирусов. В результате возрастающего спроса на исследования вирусов произошли значительные усовершенствования в технике центрифугирования, что в конечном итоге привело к созданию коммерческих центрифуг, которые используются сегодня.
Центрифуги представляют собой распространённое лабораторное оборудование, специально разработанное для разделения компонентов разного размера с использованием центробежной силы. Эта сила, являясь результатом вращения, отталкивает частицы от центра вращения. Для эффективного разделения в жидкостях или жидких растворах центрифуги работают на очень высоких скоростях, используя огромный потенциал этой силы. В результате центрифуги стали стандартным и ценным инструментом в различных научных и промышленных протоколах, таких как сбор клеточных культур и разделение крови. Также центрифуги могут использоваться в качестве вращающихся компонентов в более сложных научных приборах.
Понимание процесса центрифугирования
Центрифугирование — это процесс, который использует естественные силы, действующие на частицы с разной плотностью, чтобы ускорить их разделение. Этот процесс включает концентрацию этих сил для разделения частиц по плотности в пробирке. Центрифугирование может быть достигнуто с помощью методов фильтрации или седиментации. Фильтрация использует сетчатый экран для удержания твердых компонентов, пропуская жидкие. Однако фильтрация не подходит для центрифугирования образцов крови из-за малого размера её компонентов.
Независимо от используемого метода, центрифугирование включает подвешивание частиц в жидкости и помещение их в центрифугу. Разделение происходит благодаря центробежной силе, которая выталкивает объекты наружу, например, к концу пробирок с кровью, вращающихся по кругу. По сути, центрифугирование — это процесс применения центробежной силы к объекту или веществу, широко используемый в таких научных областях, как химия и молекулярная биология, для разделения молекул с разной плотностью. Например, раствор, содержащий две различные молекулы, помещают в центрифугу, которая быстро вращается, чтобы создать упомянутую центробежную силу, и в результате молекулы разделяются.
Подобно тому, как вы можете быть вытолкнуты к внешнему краю карусели на детской площадке, в то время как ваш друг, удерживающийся за центральный столб, остается на месте, молекулы с определенной плотностью в центрифуге перемещаются к внешнему краю, а другие остаются ближе к оси вращения. В лабораторных центрифугах, где частицы обычно тестируются в жидком растворе, более тяжелые или плотные частицы оседают на дно раствора, тогда как более легкие или менее плотные поднимаются кверху.
Центрифуги широко используются в лабораториях для разделения жидкостей, газов или других жидких веществ в зависимости от их плотности. В исследовательских и клинических условиях центрифуги играют важную роль в таких процессах, как сбор клеток, очистка органелл, очистка вирусов, очистка белков и нуклеиновых кислот. История центрифугирования восходит к 1864 году, когда Антонин Прандтль представил первую коммерческую центрифугу для отделения сливок от молока в молочной промышленности. Вскоре, в 1869 году, Фридрих Мишер стал первым, кто использовал центрифугу в лаборатории для выделения клеточной органеллы.
Примером использования центрифуги в клинических условиях является разделение компонентов цельной крови. Различные анализы требуют либо сыворотку, либо плазму, которые можно получить с помощью центрифугирования. Сыворотка получается путем оставления цельной крови для свёртывания при комнатной температуре, после чего центрифугирование удаляет сгусток и оставляет супернатант сыворотки. Плазма, напротив, получается из цельной крови, собранной в пробирках с антикоагулянтом, предотвращающим свёртывание. После центрифугирования клетки отделяются, и остаётся супернатант плазмы.
Центрифуги широко применяются в лабораториях благодаря их способности разделять частицы по плотности, что особенно полезно при выделении конкретных биологических компонентов для тестирования. Например, при анализе крови центрифугирование позволяет отделить эритроциты, оседающие на дне пробирки, от плазмы, остающейся на поверхности. Центрифугирование необходимо для различных исследований, включая отделение плазмы крови для тестов, выделение ДНК и даже отделение осадка в образцах мочи.
Центрифуги функционируют, разделяя частицы, взвешенные в жидкости, на основе таких факторов, как размер частиц, плотность, вязкость среды и скорость ротора. В растворе сила тяжести заставляет частицы с большей плотностью, чем растворитель, оседать, а менее плотные частицы подниматься вверх. Центрифугирование использует даже незначительные различия в плотности для разделения частиц в растворе. Когда ротор вращается вокруг центральной оси, он создает центробежную силу, которая отталкивает частицы от оси вращения. Если центробежная сила превышает подъемные силы жидкой среды и силу трения, возникает осаждение.
Теперь, когда вы понимаете, как работает центрифуга, становится ясно, что это прибор, применяющий центробежную силу для разделения веществ, таких как клетки крови и плазма. Эти два компонента, имея разную плотность, сосуществуют в крови. При воздействии центробежной силы они могут быть разделены, что облегчает их последующую обработку. Интересно, что центрифуги используются не только в научных лабораториях, но и в быту. Стиральные машины, по сути, также функционируют как центрифуги. Во время цикла отжима мокрая одежда и вода в машине — это вещества, которые центрифуга стремится разделить. Быстрое вращение создает центробежную силу, выталкивающую одежду к краям машины, часто покрытым маленькими отверстиями. Оказавшись прижатыми к стенкам, сила выталкивает воду из ткани, что объясняет, почему одежда не слишком мокрая после извлечения из стиральной машины. Таким образом, изображение стиральной машины служит полезной аналогией при изучении принципов работы центрифуги.
Первым и важнейшим пунктом при выборе центрифуги является её тип, который зависит от режима центрифугирования для ваших приложений. Например, низкоскоростные центрифуги и микроцентрифуги обычно достаточно подходят для большинства исследований и диагностических работ, где используется дифференциальное центрифугирование. Однако для режима градиентного центрифугирования по плотности требуются высокоскоростные микроцентрифуги или ультрацентрифуги, поскольку они могут достигать более высоких скоростей, поддерживать температуру и выдерживать длительные периоды работы.
Вместимость центрифуги, типы образцов и размеры контейнеров, которые она может вместить, зависят от конструкции её ротора. Центрифуги с горизонтальным ротором обычно считаются более подходящими для осаждения клеток и крупных частиц в плоский осадок. Сегодня многие центрифуги оснащены сменными роторами, что позволяет пользователям выбирать размер и форму контейнера. Однако сами центрифуги и их роторы могут занимать значительное пространство в лаборатории.
Низкоскоростные центрифуги или микроцентрифуги, используемые в настоящее время, обычно оснащены системой охлаждения или системой Пельтье, способной снижать и регулировать температуру центрифуги во время работы. Эта дополнительная функция обычно влечёт за собой дополнительные расходы и не предназначена для компенсации тепла, генерируемого при центрифугировании. Она предназначена для защиты живых образцов или процессов, чувствительных к колебаниям температуры.
Регулируемые уровни ускорения и торможения в центрифугах необходимы, чтобы избежать повреждения живых образцов из-за резких сил, возникающих при изменении скорости во время центрифугирования. Если вам часто приходится работать с деликатными образцами, рекомендуется выбирать центрифуги с функцией регулировки ускорения и торможения.
Центрифуги создают значительные силы для вращения образцов на высоких скоростях, поэтому любая неисправность во время работы может нанести серьёзный вред пользователям и повредить окружающую зону. Современные центрифуги теперь оснащены функциями безопасности для предотвращения аварий и сбоев в работе. Большинство центрифуг оборудовано датчиком дисбаланса, который предупреждает пользователей, если образцы неравномерно распределены на роторе перед достижением максимальной скорости.
021-66840435
Менеджер по Продажам Отдела России и СНГ
+989101638848
Связаться с нами
