离心机的类型及其应用有哪些？为您的分离需求找到合适的工具

从本质上讲，离心机是一种根据密度分离混合物的机器。它通过高速旋转样品来实现这一目的，产生强大的离心力，使密度较大的组分向外移动，远离旋转中心，而密度较小的组分则停留在靠近中心的位置。主要类型根据其最大转速和容量进行分类，这直接决定了它们的应用。

需要掌握的基本原则是，选择离心机并非关乎机器本身，而是关乎您需要分离的颗粒的大小和性质。颗粒越小，有效分离所需的转速和离心力就越大。

指导原则：相对离心力 (RCF)

虽然离心机通常以每分钟转数 (RPM) 来描述，但真正重要的指标是相对离心力 (RCF)，也称为 g 力。

RPM 仅测量转子旋转的速度。然而，RCF 测量的是样品内容物所承受的实际力。

这种力不仅取决于速度 (RPM)，还取决于转子的半径。两台离心机以相同的 RPM 旋转，但转子大小不同，将产生非常不同的 RCF。因此，科学实验方案总是指定 RCF，而不是 RPM，以确保结果可重现。

根据离心机能产生的 RCF 对其进行分组，可以更好地理解离心机，这与其主要应用直接相关。

这些通常是用于常规分离的台式设备。它们以相对较低的速度运行，通常低于 10,000 RPM。

其目的是分离容易沉降的大而密的颗粒。可以将其视为用于收获或澄清的工具。

常见应用：

这些更强大的机器可以达到约 25,000 RPM 的速度，产生显著更高的 RCF。它们几乎总是冷藏型。

制冷至关重要，因为高速旋转产生的摩擦会产生大量热量，这可能会损坏或使敏感的生物样品（如蛋白质和酶）变性。

常见应用：

超速离心机代表了离心技术的巅峰，能够以超过 100,000 RPM 的速度旋转，并产生巨大的离心力（超过 500,000 x g）。

为了达到这些速度，转子腔室被密封并置于高真空下，以消除空气阻力和摩擦。它们也经过严格的冷藏。

两个主要子类型：

制备型超速离心机：用于分离和纯化非常小的颗粒。其目标是沉淀分子以进行进一步分析。应用包括纯化病毒、质粒、DNA、RNA 和单个蛋白质。
分析型超速离心机：这些是专门的研究仪器。其目的不是沉淀样品，而是实时研究它们。它们配备了光学检测系统，可以监测分子在旋转过程中如何沉降，从而使科学家能够确定分子量、形状和纯度等特性。

离心机只是马达；转子容纳样品，是真正定义应用的关键部件。两种最常见的类型具有不同的用途。

在固定角转子中，样品管以恒定的陡峭角度（例如 25-45 度）放置。

这种设计对于沉淀非常高效。颗粒只需短距离移动即可撞击管壁并滑落形成致密的沉淀。然而，这可能会对样品造成高应力。

在水平转子（或摆动头）中，试管放置在桶中，静止时垂直，但当转子旋转时会摆动到水平位置。

这非常适合在密度梯度中分离样品。力直接沿着试管的长度施加，允许形成清晰的层（如血液成分）而不会受到干扰，从而实现干净的分离。

要选择正确的仪器，您必须将所需的离心力与您希望分离的组分的大小相匹配。

最终，合适的离心机是能够提供必要离心力以有效分离目标组分与混合物其余部分的离心机。