从根本上说，区别在于原理：离心利用表观离心力，根据组分的密度和质量来分离它们；而过滤利用物理压力差，迫使流体通过多孔屏障，根据颗粒大小分离颗粒。离心是在流体内部对颗粒进行分类，而过滤则是物理上阻止它们通过。
关键的区别不在于力的类型，而在于分离的机制。离心是根据颗粒本身的固有物理特性（如密度）进行分离，而过滤是根据外部物理屏障（过滤器的孔径大小）进行分离。
分离的物理学：两个力的故事
了解使用哪种方法需要清晰地掌握每种技术所采用的基本力和原理。
离心：利用惯性和密度
离心是通过高速旋转样品来实现的。这种旋转会产生强大的离心力，这是一种作用于样品中所有颗粒的表观向外力。
这种力使颗粒沉降，或远离旋转中心。沉降的速度不是均匀的；它在很大程度上取决于颗粒相对于周围流体的大小、形状和密度。
密度更大或体积更大的颗粒会更快地向外移动，在管底形成沉淀物，而密度较低的组分则保持悬浮在液体中（上清液）。
过滤：施加压力对抗屏障
过滤依赖于一个简单的机械原理：压力差。这种力将主体流体推过过滤介质。
这种压力可以通过重力、在过滤器下游产生的真空或在上游施加的正压来产生。该力作用于整个流体，迫使其移动。
分离的发生是因为过滤器具有特定尺寸的孔隙。流体中任何大于孔径的颗粒都会被物理阻挡并截留，而流体（滤液）和较小的溶解组分则会穿过。
何时选择一个而不是另一个
在这两种方法之间进行选择完全取决于您的样品性质和您期望的结果。
有利于离心的情况
当分离需要基于密度时，您应该选择离心。这对于分离尺寸相似但密度不同的组分至关重要，例如分离血细胞或细胞器。
对于处理含有非常细小、柔软或胶状颗粒的样品，它也是更优越的方法。这类颗粒会很快堵塞过滤器，但可以通过足够的离心力有效地沉淀下来。
最后，离心非常适合将大量液体中的细胞或沉淀物浓缩成一个小而致密的沉淀物，以便进行后续分析。
有利于过滤的情况
当分离必须严格基于颗粒大小时，过滤是首选方法。它最常见的应用是灭菌，即您需要从对热敏感的溶液中去除所有细菌（例如 0.22 µm）。
它在澄清液体方面也非常有效，可以去除少量固体颗粒污染物。结果是无颗粒的滤液。
此外，如果目标是将固体材料本身收集在干净的表面上进行称重或分析（重量分析），过滤是正确的技术。
了解权衡和局限性
这两种技术都不是完美的。了解它们固有的局限性是避免实验失败和不良结果的关键。
离心的局限性
离心的主要缺点是，当组分的密度非常相似时，它效果不佳。在这种情况下，实现清晰的分离可能是徒劳的。
分离通常是一个程度问题，产生一个梯度而不是清晰、绝对的分离。这可能导致沉淀物和上清液之间的交叉污染。
高速离心机也是一笔巨大的投资，需要精密的平衡才能安全运行，并且产生的热量可能会损害生物活性样品。
过滤的陷阱
过滤中最常见的故障是滤器堵塞，也称为结垢。随着截留颗粒的积累，它们会堵塞孔隙，大大降低流速，并可能导致滤器破裂。
较软、可变形的颗粒可能会被挤过孔径在技术上小于颗粒静止直径的滤器孔隙，导致分离不完全。
最后，滤器本身可能是问题的根源。它可能会将纤维脱落到您的滤液中（介质迁移）或吸附样品中有价值的蛋白质或小分子，从而降低您的收率。
根据您的分离目标做出正确的选择
您的决定应基于您样品的物理特性和您需要达到的具体结果。
- 如果您的主要重点是按密度分离组分（例如，血浆与细胞）：离心是正确且最有效的工具。
- 如果您的主要重点是去除所有特定尺寸以上的颗粒（例如，溶液灭菌）：过滤提供了离心无法保证的绝对尺寸截止。
- 如果您主要关注处理易堵塞的样品（例如，细胞裂解物）：离心避免了过滤固有的堵塞问题，通常更可靠。
- 如果您的主要重点是实现最大的液体清晰度，同时使固体损失最小化：过滤通常在产生无颗粒滤液方面更优越。
通过了解所涉及的基本力，您可以自信地选择最适合您特定目标的分离方法。
总结表：
| 方面 | 离心 | 过滤 |
|---|---|---|
| 使用的力 | 离心力 | 压力差 |
| 分离原理 | 基于密度和质量 | 基于颗粒大小 |
| 最适合 | 按密度分离（例如，细胞、细胞器） | 绝对尺寸截止（例如，灭菌） |
| 主要限制 | 对密度相似的物质效果不佳 | 易发生滤器堵塞（结垢） |
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