离心分离技术

离心分离技术概述：据物质颗粒的沉降系数、质量、密度及浮力等因子的不同，而使物质分离的技术。一、离心机的种类与用途一般按转速可分为：低速离心机(low-speedcentrifuge）：转速8000r/min以下（R.C.F10000g以下）用于分离细胞、细胞碎片及培养基残渣等高速离心机（high-speedcentrifuge）：转速10000～25000r/min（R.C.F10000～100000g）用于分离各种沉淀物、细胞碎片和较大细胞器等超速离心机（ultracentrifuge）：转速25000～150000r/min（R.C.F100000～1000000g）制备用超速离心机：用于生物大分子、细胞器和病毒等的分离纯化分析用超速离心机：用于样品纯度的检测、沉降系数和相对分子质量的测定有公式：S=(lnX2－lnX1)/ω2（t2－t1）M=RTS/D(1－νρ)二、离心方法的选择超速离心方法可分为：差速离心、密度梯度离心、等密度梯度离心l差速（分级）离心:采用不同的离心速度和离心时间，使沉降速度不同的颗粒分批分离的方法。此法适用于沉降系数差别较大的组分之间的分离差速离心过程（a）在离心管内含有三种沉降系数不同的颗粒，简称之为大、中、小颗粒；（b）当以一定离心力在一定的离心时间内进行离心后，沉淀主要以大颗粒组成；（c）提高离心力把上清液离心一定时间后，得到主要由中颗粒组成的第二种沉淀；（d）如果要把小颗粒沉淀下来，可进一步提高离心力，经一定时间后把上清液中的小颗粒分离出来。密度梯度离心：样品在密度梯度介质中进行离心，使沉降系数比较接近的物质得以分离。特点：ρmax＜σmin(ρ为介质密度、σ为粒子密度)常用的梯度介质有蔗糖和甘油，梯度的类型有线形、凹形和凸形梯度等。等密度离心：样品在密度梯度介质中进行离心，不同浮力密度的颗粒会移动到于它们各自浮力密度恰好相等的位置（等密度点），形成区带。即：σ=ρ处ν=0㈠等密度差分离心第一次ρ=σ或ρ稍大于σ，则可去除大于ρ的杂质选ρ稍小于σ，则目的物可沉淀分离出来等密度区带离心类似于密度梯度离心，介质的密度从上到下由小到大，但特点：ρmax＞σmax所以样品离心后停留在σ=ρ处离心结果示意图三、离心条件的确定㈠离心力和相对离心力离心力：Fc=mac相对离心力：指颗粒所受的离心力与重力之比RCF=Fc/Fg=mac/mg=4π2n2r/3600×980.6(g)化简为：RCF=1.12×10-5n2r(g)显然，相对离心力的大小与转速的平方成正比，也与旋转半径成正比。一般低速离心通常以转子每分钟的转速表示（r/min）;而较高速度离心时，往往用相对离心力来表示(g)。㈡.离心时间离心时间据离心方法的不同而有不同概念差速离心：某种颗粒完全沉降到离心管底的时间等密度梯度离心：颗粒完全到达等密度点的平衡时间密度梯度离心：指形成界限分明的区带的时间沉降时间又称澄清时间，它决定于颗粒沉降速度和沉降距离若沉降系数S已知，有公式：t=括号中的部分可用转子的效率因子K表示，它与转子的半径和转速有关。1lnr2–inr1Sω2若S未知，可按下式估算沉降时间：T=4.5×μω2d2(ρ-ρ0)Lnr2/r1离心腔和驱动部截面图离心机及相关设备：制备性离心机常用的转子分析转子适用于PCR技术的水平式转子DGF-U型密度梯度形成-收集仪制备梯度液的工作原理图