详解离心机的基本原理、类型及操作应用

　　离心机是一种全球几乎所有研究实验室都在使用的仪器。

　　离心是一个基本的实验室操作过程，它使用离心机来分离复杂混合物中的组分。

　　在极高速度下离心实验样品，混合物中的组分会受到离心力的影响，使得较高密度的颗粒离开轴心方向移动，而密度小的颗粒则朝向轴心方向移动。

　　这些颗粒会沉积在管底，形成所谓的沉淀物，这样分离得到的样品，或被称为上清的余液，都可用作进一步处理或者分析。

　　离心机的组成和离心的参数

　　离心机的主要元件是转头，它是高速离心时转动的部件。

　　转头可以被固定在离心机上，也可以是一个离心机使用多个转头，将它们装在称为主轴的部件上。

　　离心机转头通常还带有一个盖子，能紧紧拧上盖住，防止样品飞出来。

　　许多离心机会有一个制冷单元，它可以保持内部温度在离心时得到控制。

　　离心机上还有旋钮或按钮用以输入每次离心所需要的参数：

　　包括离心时间、温度、和离心快慢，它可以是以速度或以相对离心力为单位。

　　离心速度用RPM来计量，即每分钟的旋转次数。RPM值有时有误导性，因为造成颗粒从混合物中分离出来的不是离心的速度，而是作用在这些颗粒上的作用力。

　　这种作用力与离心机转头的半径相关，由于不同的离心机有不同的转头大小，这样在同一个RPM速度下，产生的作用力会有不同。

　　离心力也可以用RCF相对离心力来定量。RCF通常表现为地球重力加速度的倍数。

　　RCF的计算公式是转头半径乘以角速度平方，然后除以地球的重力加速度。

　　RCF通过下面的公式和RPM相关，其中r代表离心机的半径，以厘米为单位。

　　对该公式的使用可能会影响到实验的成功或失败，但您不必在每个新的操作中都采用这种计算方法。离心机通常都附带了图表来帮助简单地换算RCF和RPM。用一个尺子连接离心机的半径和一个已知的RPM数值，就可以得到RCF数值。

　　离心操作

　　在开始离心您的样品之前，先要考虑温度。如果您在使用一个冷冻离心机，那么在开始前需要让仪器内部的温度达到您的理想值，或者用别的方法来给转头降温。

　　离心即将开始前，需确定您所有的管盖都盖紧不会松开了。

　　在将离心管放入转头时，要保证每个样品和另一个相对位置的样品重量一致。

　　如果您只有一个离心管，那就要找到另一个等重的离心管来保证平衡。

　　如果您有三个同样重量的离心管，可以将它们摆成一个三角位置以保证相互平衡。

　　重量平衡在离心中非常重要。离心机的转头在高速运动中有很高的动态能量。如果没有正确平衡好，整个离心单位会脱离它所在的位置，造成严重的损害。

　　一旦您确定转头和盖子都固定好了，就可开始离心，在速度达到您设定的最高转速前不要离开。如果您发现问题，找一个有经验的实验人员来帮助您。

　　离心结束后，您应当会看见您的生物学样品位于离心管底部的沉淀中。它已经从称为上清的余液中分离出来了。

　　可以通过倾倒，也就是直接倒出来去除上清，也可将上清吸出，就是用真空吸力将其吸出。

　　纯化的样品可以被重新放回溶液中，这个过程称之为重悬。重复离心细胞，然后吸出上清留下细胞，再用缓冲液重悬细胞，这个过程称之为细胞洗涤。

　　离心机的类型及应用

　　固定角转头离心机可能是您在实验室里最常见到的。许多台式离心机就是这种类型。

　　在这种离心机中，离心管呈固定的角度放置，它适用于差异离心方法。在这些方法中，可应用一系列不同速度的离心来纯化多种生物样品，例如动物细胞。通常这些方法会包括几个细胞洗涤步骤。

　　与固定角转头不同，甩平式转头有灵活的离心管支架，使得样品在旋转时向外甩起。这种转头对某些应用很有帮助，如密度梯度离心，可将生物样品在密度梯度介 质中分离到不同的密度层。这种离心有助于快速分离不同的细胞类型，或者分离某种单独的细胞器。

　　最后，超速离心机是实验室中所有离心机的老大哥。它的离心速度可以超过70,000RPM。这样它可以用来分离小颗粒，例如DNA或者病毒。

　　因为这种离心机的高速度，要格外小心来保证它的样品承载得到了正确的平衡，并要确保转头和转头盖都是牢固的。