(一)離心機工作原理
離心技術主要用於各種生物樣品的分離和製備,以及溶液中不溶成分的沉降分離。在巨大的離心力作用下,懸浮的微小顆粒以一定的速度沉降,從而與溶液得以分離,而沉降速度取決於顆粒的質量、大小和密度等。
通常離心力常用地球引力的倍數來表示,因而稱為相對離心力。或者用數字乘“g”來表示,例如“25000×g”,即表示相對離心力為25000。相對離心力是指在離心場中,作用於顆粒的離心力相當於地球重力的倍數,單位是重力加速度g(g=9.8m/s2)。
但是由於轉頭的形狀及結構的差異,每台離心機的離心管從管口至管底的各點與旋轉軸之間的距離是不一樣的,所以在計算時規定旋轉半徑均用平均半徑“rav”代替:
一般情況下,低速離心時常以轉速“n”來表示,而高速離心時則以“×g”表示,以真實地反映顆粒在離心管內不同位置的離心力及其動態變化。
(二)離心機的主要構造和類型
常用的離心機有普通離心機、高速冷凍離心機和超速離心機。普通離心機主要用於固液沉降分離。高速冷凍離心機一般都有製冷係統,以消除高速旋轉轉頭與空氣之間摩擦而產生的熱量,離心室的溫度可以調節和維持在0~4℃,通常用於微生物菌體、細胞碎片、大細胞器、硫酸銨沉澱、免疫沉澱物以及一些固液的分離純化工作。而利用超速離心機可以進行差速沉降分離和密度梯度區帶分離。超速離心機的出現,能使過去僅僅在電子顯微鏡下觀察到的亞細胞器得到分級分離,還可以分離病毒、核酸、蛋白質和多糖等。
離心管主要用塑料和不鏽鋼製成,塑料離心管常用材料有聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)等,其中PP管性能較好。塑料離心管一般是透明或半透明的,易於觀察。塑料離心管都有管蓋,離心前管蓋必須蓋嚴,保證倒置不漏液。
(三)離心操作的注意事項
離心機運行時轉速較高,產生的離心力大,使用不當或缺乏定期的檢修和保養,都可能發生嚴重事故,因此使用離心機時都必須嚴格遵守操作規程。
(1)使用各種離心機時,必須事先在天平上精密地平衡離心管和其內容物,平衡時質量之差不得超過各個離心機說明書上所規定的範圍,每個離心機不同的轉頭有各自的允許差值,轉頭中絕對不能裝載單數的離心管,當轉頭隻是部分裝載時,離心管必須互相對稱地放在轉頭中,以便使負載均勻地分布在轉頭的周圍。
(2)裝載溶液時,要根據各種離心機的具體操作說明進行,根據待離心液體的性質及體積選用合適的離心管,有的離心管無蓋,液體不得裝得過多,以防離心時甩出,造成轉頭不平衡、生鏽或被腐蝕。每次使用後,必須仔細檢查轉頭,及時清洗、擦幹。轉頭是離心機中需重點保護的部件,搬動時要小心,不能碰撞,避免造成傷痕,轉頭長時間不用時,要塗上一層上光蠟保護。
(3)離心過程中不得隨意離開,應隨時觀察離心機上的儀表是否正常工作,如有異常的聲音應立即停機檢查,及時排除故障。
(4)每個轉頭都有其最高允許轉速和使用累積限時,使用轉頭時要查閱說明書,不得過速使用。每一轉頭都要有一份使用檔案,記錄累積的使用時間,若超過了該轉頭的最高使用限時,則須按規定降速使用。