Лабораторная медицинская центрифуга: виды, особенности и рекомендации при выборе

Центрифуга – это лабораторный прибор, который используется для сепарации двух веществ, имеющих аналогичную плотность или при наличии нерастворимых частиц в растворе.

Все типы центрифуг функционируют на основе принципа седиментации, при котором ускорение ротора приводит к возникновению центростремительной силы, действующей на ротор и центрифужные пробирки. В результате этого действия более плотные вещества в пробирках вытягиваются наружу в круговом направлении, а более легкие частицы движутся к центру.

В некоторых случаях отдельные частицы оседают на дно центрифужных пробирок. Эти частицы получили название гранулы, а прозрачный раствор – супернатант.

5 вопросов, на которые стоит ответить при выборе центрифуги:

• Какая максимальная производительность вам потребуется?
• В каком формате будут находиться ваши образцы (например, пробирки или пакеты с кровью)?
• Какая сила тяжести и скорость вращения требуются для вашей задачи?
• Сколько места в лаборатории? 
• Необходимо ли вам охлаждение и контроль температуры?

Для начала расскажем о видах в соответствии с размером. Центрифуги выпускаются в двух видах: настольные и напольные.

Напольные модели обеспечивают большую вместимость образцов и высокую скорость. Сверхскоростные центрифуги могут достигать максимальной силы g (относительной центробежной силы, RCF) более 70 000 x g, а ультрацентрифуги, часто используемые для фракционирования ДНК или РНК, вообще могут достигать 1 000 000 x g. Для больших объемов и низких скоростей предлагаются низкоскоростные центрифуги, достигающие примерно 7000 x g.

Настольные модели занимают меньше места, а модели общего назначения идеально подходят для широкого спектра задач. Существует множество настольных моделей, включая высокоскоростные, микроцентрифужные, клинические и модели для промывки клеток. Клинические настольные модели и модели для промывки клеток обычно работают на более низких скоростях и подходят для диагностических приложений, а также для вымывания мусора из эритроцитов.

Понимание видов центрифуг выходит за рамки базовой классификации на настольные и напольные модели. Некоторые типы можно отнести и к настольным, и к напольным, но они имеют характеристики, отличающие их.

Рефрижераторные центрифуги

Вакуумные центрифуги, называемые также вакуумными концентраторами или центробежными испарителями, представляют собой уникальный тип центрифуг, в которых во время центрифугирования внутри камеры создается вакуум. Вместо того, чтобы разделять компоненты на основе плотности, как это делают стандартные центрифуги, центробежные испарители концентрируют образцы путем испарения растворителей. Как и в сублимационной сушилке, вакуум в камере снижает температуру кипения растворителей, что позволяет растворителям испаряться быстрее и оставлять концентрированные образцы. Вакуумные центрифуги широко распространены в разработке фармацевтических препаратов, геномных и протеомных исследованиях, где они используются для очистки ДНК/РНК и белков.

Микроцентрифуги, предназначенные для обработки небольших объемов проб, обеспечивают высокоскоростное центрифугирование в малых объемах. Благодаря компактным размерам они подходят для лабораторий с ограниченным пространством. Они широко используются в лабораториях молекулярной биологии для подготовки образцов ДНК/РНК и белков.

Как следует из названия, ультрацентрифуги предназначены для сверхбыстрого вращения. Модели, способные вращаться со скоростью от 60 000 до 150 000 оборотов в минуту, хорошо подходят для разделения очень мелких частиц, таких как вирусы и рибосомы. В медицине, а точнее в гематологических лабораториях, такая центрифуга для разделения крови является незаменимой составляющей.

Как правило, центрифуги являются частью процесса пробоподготовки в лаборатории для подготовки образцов к анализу. Однако аналитические ультрацентрифуги играют активную роль и в анализе. Они оснащены оптическими системами UV-Vis или флуоресцентной детекцией, которые анализируют образцы в режиме реального времени во время центрифугирования. Они могут предоставить подробную информацию о характеристиках молекул, например, о скорости седиментации.

Понимание разновидностей центрифуг, от базовых настольных моделей до продвинутых ультрацентрифуг и аналитических ультрацентрифуг, необходимо для любой лабораторной работы. Вне зависимости от того, вы разделяете хрупкие биомолекулы или анализируете сложные макромолекулярные структуры, грамотно подобранная центрифуга может значительно повысить производительность и точность вашей работы. Помните, что надлежащая эксплуатация и техническое обслуживание являются залогом долговечности и эффективности вашей центрифуги.