Φυγοκέντρηση. Η χρήση του σε διάφορους τομείς της βιολογίας. Χαρακτηριστικά των φυγοκεντρητών για προπαρασκευαστική φυγοκέντρηση Αναφέρεται η φυγοκέντρηση

ΦΥΓΟΚΕΝΤΡΗΣΗ

διαχωρισμός στο πεδίο των φυγόκεντρων δυνάμεων συστημάτων διασποράς υγρών με σωματίδια μεγαλύτερα από 100 nm. Χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό των συστατικών φάσεων (υγρό - συμπύκνωμα ή διήθημα, στερεό - ίζημα) από συστήματα δύο συστατικών (γαλακτώματα) και τριών συστατικών (γαλακτώματα που περιέχουν στερεή φάση).

Μέθοδοι και εξοπλισμός.Υπάρχουν δύο μέθοδοι χρωματισμού: φυγόκεντρος και διήθηση. Γ. πραγματοποιείται σε φυγοκεντρικές μηχανές - φυγόκεντρες και υγρούς φυγοκεντρικούς διαχωριστές. Βασικός το σώμα εργασίας αυτών των μηχανών είναι ένα αξονικό κέλυφος ή ρότορας (τύμπανο), που περιστρέφεται με υψηλή συχνότητα c-1, λόγω του οποίου δημιουργείται πεδίο φυγόκεντρων δυνάμεων έως 2 x 10 4 σολσε βιομηχανικές και έως 35 x 10 4 g σε εργαστηριακές μηχανές ( σολ-χωρίς επιτάχυνση πέφτοντας στη βαρύτητα πεδίο). Ανάλογα με τη μέθοδο, το φιλτράρισμα πραγματοποιείται σε στερεούς (κατακρήμνιση· Εικ. 1, α) ή διάτρητους (επικαλυμμένους με υλικό φίλτρου· Εικ. 1, β) ρότορες.

Ρύζι. 1.Ρότορες μηχανών για φυγόκεντρη καθίζηση (α) και διήθηση ( σι): C - εναιώρημα, F - συμπύκνωμα (διήθημα), Ο - ίζημα. εξήγηση στο κείμενο, rf είναι η ακτίνα της ελεύθερης επιφάνειας του υγρού.

Γ. χαρακτηρίζεται από μια σειρά τεχνολογιών. παραμέτρους που καθορίζουν την ποιότητα της διαδικασίας και την κινητική της. Αυτά περιλαμβάνουν: παράγοντα διαχωρισμού (r RT - μέγιστη εσωτερική ακτίνα του ρότορα), που αντανακλά την ένταση του φυγόκεντρου πεδίου. ταχύτητα της φυγοκεντρικής μηχανής - η παραγωγικότητα της φυγόκεντρης μηχανής στο αρχικό υγρό σύστημα ή στα εξαρτήματά του. παρασυρμός - το περιεχόμενο της στερεάς φάσης στο συμπύκνωμα (διήθημα). κορεσμός του ιζήματος με την υγρή φάση (συμπεριλαμβανομένης της λάσπης) μετά το C.; μέγεθος διαχωρισμού - ελάχ. το μέγεθος των σωματιδίων που συλλέγονται κατά τη διάρκεια της φυγοκεντρικής καθίζησης.
Η κινητική του C. εξαρτάται από την πολλαπλότητα. παράγοντες ταξινομούνται σε δύο ομάδες. Οι παράγοντες της πρώτης ομάδας προσδιορίζονται φυσικοχημικά. ιδιότητες του συστήματος που διαχωρίζεται (διαφορά στις πυκνότητες φάσεων, κοκκομετρική σύνθεση της στερεάς φάσης, υγρή φάση, ειδική αντίσταση του ιζήματος κατά τη διήθηση). Οι παράγοντες της δεύτερης ομάδας, που καθορίζονται από τη σχεδίαση και την ταχύτητα περιστροφής του ρότορα μιας φυγοκεντρικής μηχανής (η δομή της ροής εντός του δρομέα, η υδροδυναμική και το πεδίο ταχύτητάς της), έχουν καθοριστική επίδραση στη φυγόκεντρη καθίζηση και εν μέρει στη φυγόκεντρη διήθηση. με τη σειρά του υδροδυναμική. Η λειτουργία εξαρτάται από την απόδοση του μηχανήματος. Χαλάκι. η περιγραφή της ροής δίνεται από τις εξισώσεις Navier-Stokes και συνέχειας (βλ. υδρομηχανικές διεργασίες),τα οποία συντάσσονται λαμβάνοντας υπόψη τη γεωμετρία του δρομέα και τις οριακές συνθήκες. η λύση βρίσκεται συχνά χρησιμοποιώντας μεθόδους ομοιότητα της θεωρίας.
Η φυγόκεντρη καθίζηση περιλαμβάνει πάχυνση, καθώς και καθίζηση Διαύγαση - αφαίρεση της στερεάς φάσης από εναιωρήματα με περιεκτικότητα σωματιδίων όχι μεγαλύτερη από 5% κατ' όγκο. χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό, για παράδειγμα, λαδιών πετρελαίου. Η συμπύκνωση είναι μια διαδικασία κατά την οποία τα σωματίδια της διεσπαρμένης φάσης ομαδοποιούνται σε ένα σχετικά μικρό όγκο ενός μέσου διασποράς. επιτρέπει την παραγωγή εναιωρημάτων (π.χ. υδατικό εναιώρημα καολίνη). Κατακρήμνιση Γ. - διαχωρισμός αιωρημάτων με περιεκτικότητα σε στερεά φάση μεγαλύτερη από 5-10% κατ' όγκο. ισχύουν preim. για αφυδάτωση στερεών συστατικών (π.χ. CaSO 4).
Με τη φυγόκεντρη καθίζηση, η κίνηση των στερεών σωματιδίων συμβαίνει υπό την επίδραση της φυγόκεντρης δύναμης ( ρε-διάμετρος σωματιδίων - διαφορά στις πυκνότητες στερεών και υγρών φάσεων. r-απόσταση από το σωματίδιο στον άξονα περιστροφής του ρότορα) και τη δύναμη αντίστασης του υγρού μέσου ΜΙΚΡΟ.Ο λόγος αυτών των δυνάμεων καθορίζει τον ρυθμό εναπόθεσης w.Σε στρωτικό τρόπο, χαρακτηριστικό της διευκρίνισης, η δύναμη S εκφράζεται από το νόμο του Stokes: και πού είναι η δυναμική. ιξώδες της υγρής φάσης. Για τυρβώδεις συνθήκες κατά την καθίζηση μεγάλων σωματιδίων υψηλής συγκέντρωσης. Η δύναμη ανάρτησης S βρίσκεται από την εξίσωση: (- συντελεστής οπισθέλκουσας, p l - πυκνότητα της υγρής φάσης). Η υδροδυναμική της ροής καθορίζει τον χρόνο παραμονής των σωματιδίων στον ρότορα, aw είναι ο χρόνος καθίζησης. Η σύγκριση αυτών των τιμών επιτρέπει σε κάποιον να βρει το μέγεθος διαχωρισμού.
Η φυγόκεντρη διήθηση λαμβάνει χώρα με ή χωρίς το σχηματισμό ιζήματος στο διαχωριστικό του φίλτρου, καθώς και με την ταυτόχρονη εμφάνιση και των δύο διεργασιών στις ζώνες του. Μέγιστη. αποτελεσματική για τη λήψη υετού με ένα ελάχιστο. υγρασία. Η διαδικασία συνήθως χωρίζεται σε τρεις περιόδους: τον σχηματισμό ενός ιζήματος, την απομάκρυνση της περίσσειας υγρού από αυτό και την απομάκρυνση του υγρού που κατακρατείται διαμοριακά. δυνάμεις (μηχανικό βύθισμα). Η πρώτη περίοδος καλύπτει τη φυγοκεντρική καθίζηση και τη διήθηση μέσω ενός στρώματος ιζήματος που προκύπτει. Για τον υπολογισμό της κινητικής της διαδικασίας, χρησιμοποιείται ο νόμος Darcy-Weisbach. η κινητήρια δύναμη (πτώση πίεσης) προσδιορίζεται από το φυγόκεντρο πεδίο που επενεργεί στην ανάρτηση: πού είναι η πυκνότητα της ανάρτησης; rzh - ελεύθερη ακτίνα. επιφάνεια του υγρού (Εικ. 1, σι).Επηρεάζεται από την ολίσθηση του υγρού πάνω από το στρώμα του ιζήματος. Η περίοδος μπορεί να εμφανιστεί κατά την αποσύνθεση. λειτουργίες? Μέγιστη. Χαρακτηριστικά modes είναι η σταθερή και η παραγωγικότητα της ανάρτησης. Η δεύτερη και η τρίτη περίοδος εξαρτώνται από μεγάλο αριθμό παραγόντων που σχετίζονται με τη συμπίεση του ιζήματος, το σχήμα των καναλιών των πόρων του κ.λπ. χτίζοντας το χαλάκι τους. μοντέλα είναι εξαιρετικά δύσκολο.
Λόγω της πολυπλοκότητας των φυγοκεντρικών μηχανών, η απόδοση των φυγοκεντρικών μηχανών αξιολογείται συχνότερα με μοντελοποίηση χρησιμοποιώντας το λεγόμενο. δείκτης απόδοσης, που σημαίνει με το F ως πρώτη προσέγγιση την περιοχή της πλευρικής επιφάνειας του ρότορα. Phys. Το θέμα είναι ότι, κατ' αναλογία με την καθίζηση στις δεξαμενές καθίζησης, η παραγωγικότητα των φυγοκεντρητών είναι επίσης ανάλογη με την επιφάνεια της επιφάνειας εργασίας, αλλά λόγω του φυγοκεντρικού πεδίου αυξάνεται κατά τον παράγοντα Fr. Ανάλογα με τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού του ρότορα για μηχανές κάθε τύπου, καθορίζεται από το δικό του επίπεδο και χρησιμοποιείται κατά τον επανυπολογισμό της παραγωγικότητας από το ένα τυπικό μέγεθος φυγόκεντρου στο άλλο. Η μοντελοποίηση πραγματοποιείται με geom. ομοιότητα των ρότορων και ταυτότητα των καθοριστικών κριτηρίων της διεργασίας.

Ρύζι. 2. Συνεχής φυγόκεντρος: ΕΝΑ -βίδα καθίζησης? β -φίλτρο βίδα? μεσα αποπαλλόμενη εκφόρτωση ιζημάτων. g - αδρανειακή? δ -δόνηση; e -προπορευτικός; 1 - ρότορας; 2 - μηχανισμός εκφόρτωσης.

Σε σύγκριση με άλλες μεθόδους διαχωρισμού (διήθηση), ο άνθρακας επιτρέπει σε κάποιον να αποκτήσει ιζήματα με λιγότερη υγρασία. Με τη φυγοκεντρική καθίζηση, σε αντίθεση με τη διήθηση, είναι δυνατός ο διαχωρισμός των εναιωρημάτων (για παράδειγμα, στην παραγωγή χρωμάτων και βερνικιών) με μια λεπτή διασπορά στερεά φάση, min. Το μέγεθος των σωματιδίων είναι 5-10 μικρά. Ένα σημαντικό πλεονέκτημα της ασβεστοποίησης είναι η δυνατότητα διεξαγωγής της σε εξοπλισμό σχετικά μικρών όγκων. Το μειονέκτημα είναι η υψηλή ενεργειακή ένταση.
Χώρος κολλέγιου. Οι φυγόκεντροι διακρίνονται: σύμφωνα με την αρχή του διαχωρισμού - καθίζηση, φιλτράρισμα και συνδυασμένη. από άποψη σχεδίασης - premium. από τη θέση του ρότορα και του συστήματος εκφόρτωσης ιζημάτων (τρύπας, προωθητής ή έμβολο, χρήση αδρανειακών δυνάμεων). σχετικά με την οργάνωση της διαδικασίας - περιοδική ή συνεχής δράση.
Γ. σε περιοδικές μηχανές. Η δράση πραγματοποιείται κυκλικά σε ρότορες με μερικές φορές ρυθμιζόμενο μαχαίρι ή χειροκίνητη εκκένωση ιζήματος.
Στο Σχ. 2 δείχνει σχηματικά διαγράμματα του διαχωρισμού των αναρτήσεων σε συνεχείς μηχανές. Οι βιδωτές φυγόκεντρες καθίζησης (Εικ. 2, α) έχουν σχεδιαστεί για διαχωρισμό αιωρημάτων με αδιάλυτη στερεά φάση (για παράδειγμα, πολυστυρόλιο, λάσπη λυμάτων), αφυδάτωση κρυσταλλικών σωματιδίων. και κοκκώδη προϊόντα, ταξινόμηση (π.χ. TiO 2), πύκνωση (π.χ. ενεργοποιημένη ιλύς). Η διαδικασία λαμβάνει χώρα σε συμπαγή ρότορα. Η λάσπη εκκενώνεται συνεχώς με μια βίδα που περιστρέφεται με συχνότητα Fr600-3500 για αυτές τις φυγόκεντρες.
Οι βιδωτές φυγόκεντρες φιλτραρίσματος (Εικ. 2, β) είναι συνηθισμένες κατά τον διαχωρισμό ουσιών υψηλής συγκέντρωσης. εναιωρήματα με χονδρόκοκκη στερεά φάση (μέγεθος σωματιδίων μεγαλύτερο από 0,2 mm, π.χ. άλας Glauber). Το C. παράγεται σε ρότορα πλαισίου με φύλλο κόσκινου, μέσω του οποίου αφαιρείται το διήθημα. Το ίζημα αφαιρείται από τον ρότορα με μια βίδα υπό την επίδραση της διαφοράς στην ταχύτητα περιστροφής. Οι υψηλές τιμές Fr (1200-1800) σας επιτρέπουν να αποκτήσετε προϊόντα με ένα ελάχιστο. υγρασία.
Χρησιμοποιούνται κυρίως φυγόκεντροι φίλτρου με παλλόμενη εκκένωση ιζήματος (Εικ. 2, γ). για τους ίδιους σκοπούς με τις βίδες φίλτρου. Λόγω της παρουσίας ενός παχύ στρώματος ιζήματος στο κόσκινο ενός ρότορα ενός ή πολλαπλών σταδίων, είναι δυνατό να πραγματοποιηθεί βαθιά πλύση του προϊόντος (για παράδειγμα, KS1, ραφιναρισμένη ζάχαρη). Το ίζημα εκφορτώνεται χρησιμοποιώντας παλινδρομικό ωστήρα. κίνηση με γραμμική ταχύτητα v; 300-700 Fr.
Σε αδρανειακές φυγόκεντρες (Εικ. 2, δ), το ίζημα αφαιρείται από τον ρότορα λόγω της συνιστώσας του φυγοκεντρικού πεδίου. σε φυγοκεντρητές δόνησης (Εικ. 2, δ) - λόγω δόνησης του ρότορα κατά μήκος του άξονα με ταχύτητα v. σε φυγόκεντρους μετάπτωσης (Εικ. 2, στ) - λόγω γυροσκοπικού κινήσεις ρότορα με ταχύτητες περιστροφής και Μηχανές όλων των τύπων χρησιμοποιούνται για φυγόκεντρο φιλτράρισμα υψηλής συγκέντρωσης. αναρτήσεις με χονδρόκοκκους κρυστάλλους. στερεά φάση (π.χ. υδροεξόρυξη άνθρακα, κρυσταλλική ζάχαρη).
Ποικιλία Γ. διαχωρισμός εναιωρημάτων και γαλακτωμάτων σε φυγοκεντρικούς διαχωριστές. Οι ρότορες τους είναι εξοπλισμένοι με κωνικό πακέτο. πλάκες τοποθετημένες μεταξύ τους με μικρό κενό (0,4-1,5 mm). Ένας υψηλός βαθμός διαχωρισμού επιτυγχάνεται λόγω της ροής του σε ένα λεπτό στρώμα διακένου μεταξύ των πλακών υπό στρωτές συνθήκες. Λεπτά εναιωρήματα (πρόσθετα λαδιού, ορμονικά σκευάσματα κ.λπ.) που περιέχουν 0,5-4,0% γούνα κατ' όγκο. Οι ακαθαρσίες διαυγάζονται σε διαχωριστές-καθαριστές (Εικ. 3, α). Η στερεά φάση, που συλλέγεται στον χώρο πολτού του ρότορα, αφαιρείται περιοδικά από αυτό όταν ανοίγει ο πυθμένας (έμβολο). Η φυγόκεντρη πάχυνση (για παράδειγμα, ζωοτροφή και μαγιά αρτοποιίας) πραγματοποιείται σε παχυντές διαχωρισμού (Εικ. 3, σι).Το συμπυκνωμένο κλάσμα εκκενώνεται συνεχώς μέσω ακροφυσίων κατά μήκος της περιφέρειας του ρότορα και το διαυγασμένο κλάσμα εκκενώνεται μέσω της κορυφής. ζώνη. Για τον διαχωρισμό γαλακτωμάτων (για παράδειγμα, λάσπη λαδιού), χρησιμοποιούνται διαχωριστές (Εικ. 4), οι ρότορες των οποίων έχουν μια συσκευασία πλακών με οπές που βρίσκονται στη διεπιφάνεια μεταξύ βαρέων και ελαφρών υγρών. εξαρτήματα (κέντρα F 1 και F 2) εμφανίζονται χωριστά. Εάν υπάρχει στερεά φάση στο γαλάκτωμα, χρησιμοποιήστε γενικούς ρότορες με εκκένωση ιζήματος σύμφωνα με το Σχ. 3 ή χειροκίνητα.
Κατ' αναλογία με τους φυγοκεντρητές, η ικανότητα διαχωρισμού των διαχωριστών αξιολογείται από τον δείκτη απόδοσης

Όπου z είναι ο αριθμός των πλακών στη συσκευασία, - η μισή γωνία του κώνου της πλάκας στην κορυφή. R max, R min - εξωτερικό και εσωτερικό. ακτίνες πλάκας. Η μοντελοποίηση των διεργασιών στους διαχωριστές πραγματοποιείται, όπως και στις φυγόκεντρες, χρησιμοποιώντας δείκτη απόδοσης

Ρύζι. 3.Διαχωριστές για διαχωρισμό αναρτήσεων: στο Σχ. συνδυασμένο διαχωριστικό-καθαριστικό (α) και διαχωριστικό-πηκτικό ( σι); 1 - ρότορας; 2 - πακέτο πιάτων. 3 - κινητός πάτος.

Ρύζι. 4.Διαχωριστής για διαχωρισμό γαλακτωμάτων: 1 - ρότορας; 2 - πακέτο πιάτων. F 1 και F2 - συμπυκνώματα. E - γαλάκτωμα.

Για τη μελέτη των φυγόκεντρων διεργασιών στο εργαστήριο, χρησιμοποιούνται βιομηχανικά μοντέλα. φυγοκεντρητές και διαχωριστές με διάμετρο ρότορα 150-250 mm, καθώς και τα λεγόμενα. φυγοκεντρητές κυπέλλου (ο ρότορας αποτελείται από έναν αριθμό δοκιμαστικών σωλήνων - κυπέλλων). Αυτά τα μικρού μεγέθους δείγματα καθιστούν δυνατό τον πειραματικό προσδιορισμό όχι μόνο της βιομηχανικής παραγωγικότητας. μηχανήματα, αλλά και η δυνατότητα εκφόρτωσης ιζήματος από τους ρότορες, η τελική υγρασία του προϊόντος, ο παρασυρμός. Η έρευνα πραγματοποιείται με μικρούς όγκους ειδικών προϊόντων. περίπτερα. Οι φυγόκεντροι ποτηριού χρησιμοποιούνται για την εκτίμηση του χρόνου καθίζησης των σωματιδίων κατά την αποσύνθεση. Ο π.
Μοντέρνο Η φυγόκεντρη τεχνολογία τείνει να αυξάνει τις ταχύτητες του ρότορα, να αυξάνει την παραγωγικότητα και να μειώνει τους παλμούς. μέταλλο και ένταση ενέργειας. Η παραγωγικότητα των μηχανών αυξάνεται λόγω της βελτίωσης της υδροδυναμικής των ρότορων, αυξάνοντας το μήκος τους (σε φυγόκεντρες καθίζησης) και το ύψος της συσκευασίας (σε διαχωριστές). Οι διάμετροι των ρότορων σε μηχανές μεγάλης χωρητικότητας αυξάνονται. δημιουργούνται com-binirs. ρότορες, στα σχέδια των οποίων συνδυάζονται διάφοροι τύποι. Εισάγονται συστήματα ελέγχου μικροεπεξεργαστή και ρυθμιζόμενες μονάδες δίσκου, τα οποία παρέχουν ψηφιοποίηση με τον βέλτιστο τρόπο. τρόπους λειτουργίας.
Η Γ. είναι ευρέως διαδεδομένη στην τεχνολογία. διεργασίες στο χημικό και δασικό συγκρότημα, στη βιομηχανία τροφίμων, στην κλωστοϋφαντουργία και σε άλλες βιομηχανίες. Η Γ. παίζει σημαντικό ρόλο στην επίλυση περιβαλλοντικών προβλημάτων. προβλήματα (καθαρισμός αστικών και βιομηχανικών λυμάτων), σε τεχνολογίες εξοικονόμησης πόρων.

Λιτ.: Sokolov V.I., Centrifugation, Μ., 1976; Shkoropad D. E., Novikov O. P., Centrifuges and separators for chemical industries, M., 1987.

I. A. Fainerman.

Υπερφυγοκέντρηση -μέθοδος διαχωρισμού και μελέτης σωματιδίων μεγέθους μικρότερου από 100 nm (μακρομόρια οργανιδίων ζωικών και φυτικών κυττάρων, ιοί κ.λπ.) σε πεδίο φυγόκεντρων δυνάμεων. Σας επιτρέπει να διαχωρίσετε μείγματα σωματιδίων σε κλάσματα ή μεμονωμένα συστατικά, να βρείτε το mol. μάζα και MWD πολυμερών, πυκνότητα των ιδιοτήτων τους. Επιτρέπει την αξιολόγηση του σχήματος και του μεγέθους των μακρομορίων σε ένα διάλυμα (βλ. Ανάλυση της διακύμανσης),επιρροή της στατικής πίεση στη σταθερότητα των σωματιδίων, παράμετροι αλληλεπίδρασης. τύπος συσχέτισης - μακρομόρια μεταξύ τους ή με μόρια χαμηλού μοριακού βάρους. συστατικά και ιόντα, η επίδραση της φύσης του διαλύτη στη διαμόρφωση των μακρομορίων κ.λπ.
Πραγματοποιείται με χρήση υπερφυγοκέντρων εξοπλισμένων με κοίλους ρότορες, οι κοιλότητες των οποίων είναι κλειστές και ρέουν. Υπάρχουν ταχύτητα και ισορροπία. Στην πρώτη περίπτωση, τα σωματίδια κινούνται κατά μήκος της ακτίνας του ρότορα, αντίστοιχα. ο συντελεστής του καθίζηση, σε μια πρώτη προσέγγιση ανάλογη με τη μάζα του σωματιδίου, τη διαφορά στις πυκνότητες του σωματιδίου και του υγρού όταν τα σωματίδια μετακινούνται από τον άξονα περιστροφής του ρότορα προς την περιφέρεια (ίζημα), όταν - προς τον άξονα περιστροφή (float). Κατά τη διάρκεια της υπερφυγοκέντρησης ισορροπίας, η ακτινική μεταφορά των σωματιδίων συνεχίζεται μέχρι το άθροισμα της χημικής Η δυναμική και η μοριακή δυναμική ενέργεια σε κάθε σημείο του συστήματος δεν θα γίνουν σταθερή τιμή, μετά την οποία η κατανομή των σωματιδίων θα πάψει να αλλάζει.
Ο Τ. κάλεσε. αναλύτης Η υπερφυγοκέντρηση χρησιμοποιείται στην ανάλυση διαλυμάτων, διασπορών και πραγματοποιείται με χρήση αναλυτών. υπερφυγοκέντρες εξοπλισμένες με ρότορες με οπτικά διαφανείς κλειστές δεξαμενές και οπτικά. συστήματα για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης ή της κλίσης της κατά μήκος της ακτίνας του ρότορα στο χρόνο. Οι όγκοι υπό μελέτη είναι από 0,01 έως 2 ml με μάζα σωματιδίων πολλών. mcg σε mg. Η προπαρασκευαστική υπερφυγοκέντρηση χρησιμοποιείται για την απομόνωση συστατικών από πολύπλοκα μείγματα. όγκος υγρού και μάζα του δείγματος δοκιμής m.b. για πολλούς τάξεις μεγέθους μεγαλύτερες από ό,τι για την αναλυόμενη ουσία. υπερφυγοκέντρηση. Οι φυγόκεντρες επιταχύνσεις στις υπερφυγόκεντρες φτάνουν τα 5 x 10 5 g. Πρώτος αναλυτής. η υπερφυγοκέντρηση δημιουργήθηκε από τον T. Svedberg (1923, 5 x 10 3 g).

Λιτ.: Bowen T., Εισαγωγή στην υπερφυγοκέντρηση, trans. από τα αγγλικά, Μ., 1973.

A. D. Morozkin.

Χημική εγκυκλοπαίδεια. - Μ.: Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια. Εκδ. I. L. Knunyants. 1988 .

Δείτε τι είναι το "CENTRIFUGATION" σε άλλα λεξικά:

Διαχωρισμός ετερογενών συστημάτων (για παράδειγμα, σωματιδίων υγρού-στερεού) σε κλάσματα με βάση την πυκνότητα χρησιμοποιώντας φυγόκεντρες δυνάμεις. Η φυγοκέντρηση πραγματοποιείται σε μηχανές που ονομάζονται φυγόκεντροι. Η φυγοκέντρηση χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό ιζημάτων από ... ... Wikipedia

Διαχωρισμός ανομοιογενών συστημάτων (για παράδειγμα, υγρού-στερεού σώματος) με χρήση φυγόκεντρων δυνάμεων. χρησιμοποιείται για διαχωρισμό αιωρημάτων, διαύγαση μολυσμένων υγρών, ταξινόμηση ιλύος ανάλογα με το μέγεθος των στερεών σωματιδίων κ.λπ. πιθανότητες χωρισμού...... Όροι πυρηνικής ενέργειας

φυγοκέντρηση- NDP. αρμολόγηση αρμολόγησης Διαχωρισμός υγρών ετερογενών συστημάτων σε ρότορες υπό την επίδραση φυγόκεντρων δυνάμεων. [GOST 16887 71] [GOST R 51109 97] Απαράδεκτη, μη συνιστώμενη αρμολόγηση Θέματα: βιομηχανική καθαριότητα, διήθηση, φυγοκέντρηση,... ... Οδηγός Τεχνικού Μεταφραστή

Φυγοκέντρηση- - μέθοδος χύτευσης προϊόντων με τη χρήση φυγόκεντρων δυνάμεων που συμπιέζουν μέρος του νερού ανάμιξης και του παρασυρόμενου αέρα από το μείγμα. [Ορολογικό λεξικό σκυροδέματος και οπλισμένου σκυροδέματος. FSUE «Κέντρο Επιστημονικής Έρευνας «Κατασκευή» NIIZHB και m. A. A. Gvozdev,... ... Εγκυκλοπαίδεια όρων, ορισμών και επεξηγήσεων δομικών υλικών

Διαχωρισμός ετερογενών μιγμάτων (αιωρήματα, γαλακτώματα, λάσπες) σε συστατικά μέρη υπό την επίδραση της φυγόκεντρης δύναμης. Πραγματοποιείται σε φυγοκεντρητές. Χρησιμοποιείται στην επιστημονική έρευνα, τη χημική, τα τρόφιμα, τα ορυχεία και άλλες βιομηχανίες... Μεγάλο Εγκυκλοπαιδικό Λεξικό

Μια μέθοδος για τον διαχωρισμό ετερογενών, διεσπαρμένων υγρών συστημάτων σε ένα πεδίο φυγόκεντρων δυνάμεων (πεδίο φυγοκέντρησης). Έχει μεγαλύτερη ικανότητα διαχωρισμού από τη συμπίεση, την καθίζηση και το φιλτράρισμα. Το C. πραγματοποιείται σε φυγοκεντρητές, η αρχή της λειτουργίας είναι ... ... Λεξικό μικροβιολογίας

Ουσιαστικό, αριθμός συνωνύμων: 1 υπερφυγοκέντρηση (1) ASIS Dictionary of Synonyms. V.N. Τρίσιν. 2013… Συνώνυμο λεξικό

Φυγοκέντρηση- * φυγοκέντρηση * φυγοκέντρηση είναι η χρήση δυνάμεων που δημιουργούνται από μια φυγόκεντρο (βλ.) για τον διαχωρισμό μορίων σε ένα υγρό μέσο. Υπάρχουν διάφοροι τύποι χρωμάτων: κλίση πυκνότητας, διαφορικό, κλίση σακχαρόζης... Γενεσιολογία. Εγκυκλοπαιδικό Λεξικό - διαχωρισμός ανομοιογενών συστημάτων (για παράδειγμα, σώμα υγρού-στερεού) με χρήση φυγόκεντρων δυνάμεων. Χρησιμοποιείται για το διαχωρισμό των αναρτήσεων, τη διαύγαση των ρύπων. υγρά, υδραυλικά ταξινόμηση της λάσπης ανάλογα με το μέγεθος των στερεών σωματιδίων κ.λπ. Πραγματοποιείται σε... ... Μεγάλο Εγκυκλοπαιδικό Πολυτεχνικό Λεξικό

Βιβλία

• Principles and Methods of Biochemistry and Molecular Biology, Derek Gordon, Μια εκπαιδευτική δημοσίευση που γράφτηκε από συγγραφείς από το Ηνωμένο Βασίλειο, καθορίζει τις θεμελιώδεις αρχές των θεωρητικών εννοιών της βιοχημείας και της μοριακής βιολογίας όπως εφαρμόζονται στις σύγχρονες ερευνητικές μεθόδους, μεταξύ... Κατηγορία: Ιατρική Σειρά: Methods in biology (Knowledge Laboratory) Εκδότης: Εργαστήριο Γνώσης, eBook(fb2, fb3, epub, mobi, pdf, html, pdb, lit, doc, rtf, txt)

Η μέθοδος φυγοκέντρησης βασίζεται στη διαφορετική συμπεριφορά των σωματιδίων στο φυγοκεντρικό πεδίο που δημιουργείται από τη φυγόκεντρο. Το δείγμα, που βρίσκεται στο δοχείο φυγοκέντρησης, τοποθετείται σε έναν ρότορα, ο οποίος κινείται από μια μονάδα φυγοκέντρησης. Για να διαχωριστεί ένα μείγμα σωματιδίων, είναι απαραίτητο να επιλέξετε ένα σύνολο συνθηκών, όπως ταχύτητα περιστροφής, χρόνος φυγοκέντρησης και ακτίνα ρότορα. Για τα σφαιρικά σωματίδια, ο ρυθμός εναπόθεσης (καθίζησης) εξαρτάται όχι μόνο από την επιτάχυνση, αλλά και από την ακτίνα και την πυκνότητα των σωματιδίων, καθώς και από το ιξώδες του μέσου στο οποίο εναποτίθεται το δείγμα.

Η φυγοκέντρηση μπορεί να χωριστεί σε δύο τύπους: την προπαρασκευαστική και την αναλυτική. Η προπαρασκευαστική φυγοκέντρηση χρησιμοποιείται όταν είναι απαραίτητο να απομονωθεί μέρος του δείγματος για περαιτέρω έρευνα. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται για την απομόνωση κυττάρων από εναιώρημα, βιολογικά μακρομόρια κ.λπ.

Η αναλυτική φυγοκέντρηση χρησιμοποιείται για τη μελέτη της συμπεριφοράς των βιολογικών μακρομορίων σε ένα φυγόκεντρο πεδίο. Αυτή η μέθοδος επιτρέπει σε κάποιον να λάβει δεδομένα για τη μάζα, το σχήμα και το μέγεθος των μορίων που βρίσκονται σε σχετικά μικρούς όγκους του δείγματος. Στην καθημερινή εργαστηριακή πρακτική, συναντάται συχνότερα η προπαρασκευαστική φυγοκέντρηση.

Οι προπαρασκευαστικές εργαστηριακές φυγόκεντρες, με τη σειρά τους, χωρίζονται σε ομάδες ανάλογα με τον σκοπό τους: προπαρασκευαστικές υπερφυγόκεντρες, φυγόκεντρες γενικής χρήσης και φυγόκεντρες υψηλής ταχύτητας. Οι φυγόκεντροι γενικής χρήσης έχουν τη μεγαλύτερη πρακτική εφαρμογή σε ιατρικά εργαστήρια και έχουν μέγιστη ταχύτητα έως και 6 χιλιάδες σ.α.λ. Το κύριο χαρακτηριστικό αυτού του τύπου συσκευής είναι η σχετικά μεγάλη χωρητικότητά του - έως 6 λίτρα, που επιτρέπει τη χρήση για φυγοκέντρηση όχι μόνο σωλήνων φυγοκέντρησης με όγκο έως 100 ml, αλλά και δοχείων έως 1,25 λίτρα. Σε όλες τις φυγόκεντρες γενικής χρήσης, οι ρότορες είναι στερεωμένοι άκαμπτα στον άξονα μετάδοσης κίνησης, επομένως τα φυγοκεντρημένα δοχεία πρέπει να ζυγοσταθμίζονται με επαρκή ακρίβεια. Για να αποφύγετε τη θραύση, μην τοποθετείτε μονό αριθμό σωλήνων στο ρότορα· εάν το φορτίο είναι ατελές, τα δοχεία πρέπει να τοποθετούνται το ένα απέναντι από το άλλο.

Οι φυγόκεντροι υψηλής ταχύτητας έχουν μέγιστη ταχύτητα 25 χιλιάδες rpm και επιτάχυνση έως 89 χιλιάδες g. Ο θάλαμος που περιέχει τον ρότορα και τα φυγοκεντρημένα δείγματα είναι εξοπλισμένος με σύστημα ψύξης για την πρόληψη της θέρμανσης που προκαλείται από την τριβή όταν ο ρότορας περιστρέφεται σε υψηλές ταχύτητες. Τυπικά, τέτοιες φυγόκεντρες μπορούν να λειτουργήσουν με όγκο έως 1,5 λίτρο και είναι εξοπλισμένες με γωνιακούς ρότορες ή ρότορες με αντικαταστάσιμα κύπελλα.

Οι προπαρασκευαστικές υπερφυγόκεντρες επιταχύνουν στις 75.000 rpm και έχουν μέγιστη φυγόκεντρη επιτάχυνση 510 χιλιάδες g. Είναι εξοπλισμένα με μονάδες ψύξης και υποπίεσης για να αποτρέπουν την υπερθέρμανση του ρότορα από την τριβή με τον αέρα. Οι ρότορες για αυτές τις φυγόκεντρες είναι κατασκευασμένοι από κράματα τιτανίου ή αλουμινίου υψηλής αντοχής. Ο άξονας των υπερφυγοκέντρων, σε αντίθεση με τις υψηλής ταχύτητας και τις προπαρασκευαστικές φυγόκεντρες, είναι εύκαμπτος για τη μείωση των κραδασμών όταν διαταράσσεται η ισορροπία του ρότορα. Τα δοχεία στο ρότορα πρέπει να είναι προσεκτικά ισορροπημένα με ακρίβεια ενός δέκατου του γραμμαρίου.

Εργασία μαθήματος

Φυγοκέντρηση

1. Αρχή της μεθόδου

Ο διαχωρισμός των ουσιών με τη χρήση φυγοκέντρησης βασίζεται στη διαφορετική συμπεριφορά των σωματιδίων σε ένα φυγόκεντρο πεδίο. Ένα εναιώρημα σωματιδίων τοποθετημένο σε δοκιμαστικό σωλήνα φορτώνεται σε έναν ρότορα που είναι τοποθετημένος στον κινητήριο άξονα της φυγόκεντρου.

Σε ένα φυγόκεντρο πεδίο, σωματίδια που έχουν διαφορετικές πυκνότητες, σχήματα ή μεγέθη καθιζάνουν με διαφορετικούς ρυθμούς. Ο ρυθμός καθίζησης εξαρτάται απόφυγόκεντρη επιτάχυνση, ευθέως ανάλογη με τη γωνιακή ταχύτητα του ρότορα και την απόσταση μεταξύ του σωματιδίου και του άξονα περιστροφής:

και η φυγόκεντρη επιτάχυνση θα είναι τότε ίση)

Αφού μια περιστροφή του ρότορα είναι2π ακτίνια, η γωνιακή ταχύτητα του δρομέα σε στροφές ανά λεπτό μπορεί να γραφτεί ως εξής:

Η φυγόκεντρη επιτάχυνση εκφράζεται συνήθως σε μονάδεςσολ και καλείταισχετική φυγόκεντρη επιτάχυνση , δηλ.

ή

Κατά την απαρίθμηση των συνθηκών για τον διαχωρισμό σωματιδίων, αναφέρετε την ταχύτητα περιστροφής και την ακτίνα του ρότορα, καθώς και τον χρόνο φυγοκέντρησης. Η φυγόκεντρη επιτάχυνση εκφράζεται συνήθως σε μονάδεςσολ , υπολογίζεται από τη μέση ακτίνα περιστροφής της στήλης υγρούVσωλήνας φυγοκέντρησης. Με βάση την εξίσωση, οι Dole και Κοτζιάς συνέταξαν ένα νομόγραμμα που εκφράζει την εξάρτηση του OCP από την ταχύτητα περιστροφής του δρομέα και την ακτίνα r.

Ρύζι. 2 .1. Νομόγραμμα για τον υπολογισμό της φυγόκεντρης επιτάχυνσης.

Για να προσδιορίσετε το O, συνδέστε τις τιμές της ακτίνας και της ταχύτητας περιστροφής του ρότορα στις ακραίες κλίμακες με μια ευθεία γραμμή. το σημείο τομής αυτής της ευθείας με τη μέση κλίμακα δίνει την επιθυμητή τιμή της φυγόκεντρης επιτάχυνσης. Σημειώστε ότι η δεξιά στήλη αριθμών κλίμακας ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ αντιστοιχεί στη δεξιά στήλη αριθμών στην κλίμακα ταχύτητας του ρότορα. αριστερά - αριστερά.

Ο ρυθμός καθίζησης των σφαιρικών σωματιδίων εξαρτάται όχι μόνο από τη φυγόκεντρη επιτάχυνση, αλλά και από την πυκνότητα και την ακτίνα των ίδιων των σωματιδίων και από το ιξώδες του μέσου εναιώρησης. Ο χρόνος που απαιτείται για την καθίζηση ενός σφαιρικού σωματιδίου σε ένα υγρό μέσο από τον υγρό μηνίσκο μέχρι τον πυθμένα του σωλήνα φυγοκέντρησης είναι αντιστρόφως ανάλογος του ρυθμού καθίζησης και προσδιορίζεται από την ακόλουθη εξίσωση:

Οπουt - χρόνος καθίζησης σε δευτερόλεπτα,rj- ιξώδες του μέσου,σολη- ακτίνα σωματιδίων, σελη- πυκνότητα σωματιδίων, p - μέση πυκνότητα, gΜ- απόσταση από τον άξονα περιστροφής έως τον μηνίσκο του υγρού, ζρε- απόσταση από τον άξονα περιστροφής μέχρι τον πυθμένα του δοκιμαστικού σωλήνα.

Όπως προκύπτει από την εξίσωση, σε μια δεδομένη ταχύτητα ρότορα, ο χρόνος που απαιτείται για την καθίζηση ομοιογενών σφαιρικών σωματιδίων είναι αντιστρόφως ανάλογος με το τετράγωνο των ακτίνων τους και τη διαφορά στις πυκνότητες των σωματιδίων και του μέσου και είναι ευθέως ανάλογος με το ιξώδες του Μεσαίο. Επομένως, ένα μείγμα ετερογενών, περίπου σφαιρικών σωματιδίων, που διαφέρουν ως προς την πυκνότητα και το μέγεθος, μπορεί να διαχωριστεί είτε λόγω διαφορετικών χρόνων απόθεσης στον πυθμένα του δοκιμαστικού σωλήνα με δεδομένη επιτάχυνση είτε λόγω της κατανομής των σωματιδίων καθίζησης κατά μήκος του δοκιμαστικός σωλήνας, εγκατεστημένος μετά από ορισμένο χρονικό διάστημα. Κατά τον διαχωρισμό ουσιών, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη σημαντικοί παράγοντες όπως η πυκνότητα και το ιξώδες του μέσου. Χρησιμοποιώντας τις περιγραφόμενες μεθόδους, είναι δυνατός ο διαχωρισμός κυτταρικών οργανιδίων από ομογενοποιήματα ιστού. Τα κύρια συστατικά του κυττάρου εναποτίθενται με την ακόλουθη σειρά: πρώτα, ολόκληρα κύτταρα και τα θραύσματά τους, μετά πυρήνες, χλωροπλάστες, μιτοχόνδρια, λυσοσώματα, μικροσώματα και τέλος ριβοσώματα. Η καθίζηση των μη σφαιρικών σωματιδίων δεν ακολουθεί μια εξίσωση, έτσι σωματίδια ίδιας μάζας αλλά διαφορετικού σχήματος καθιζάνουν με διαφορετικές ταχύτητες. Αυτό το χαρακτηριστικό χρησιμοποιείται κατά τη μελέτη της διαμόρφωσης μακρομορίων με χρήση υπερφυγοκέντρησης.

αποτελείται από απομόνωση βιολογικού υλικού για μεταγενέστερες βιοχημικές μελέτες. Σε αυτή την περίπτωση, είναι δυνατό να ληφθούν μεγάλες ποσότητες αρχικού βιολογικού υλικού, για παράδειγμα, σπορά μικροβιακών κυττάρων από καλλιέργειες παρτίδας ή συνεχείς, καθώς και σπορά φυτικών και ζωικών κυττάρων από καλλιέργειες ιστών και πλάσμα αίματος. Χρησιμοποιώντας προπαρασκευαστική φυγοκέντρηση, μεγάλοι αριθμοί κυτταρικών σωματιδίων απομονώνονται για να μελετηθεί η μορφολογία, η δομή και η βιολογική τους δραστηριότητα. Η μέθοδος χρησιμοποιείται επίσης για την απομόνωση βιολογικών μακρομορίων όπως το DNA και τις πρωτεΐνες από προκαθαρισμένα παρασκευάσματα.

Αναλυτική φυγοκέντρηση χρησιμοποιείται κυρίως για τη μελέτη καθαρών ή ουσιαστικά καθαρών παρασκευασμάτων μακρομορίων ή σωματιδίων, όπως τα ριβοσώματα. Στην περίπτωση αυτή χρησιμοποιείται μικρή ποσότητα υλικού και η καθίζηση των υπό μελέτη σωματιδίων καταγράφεται συνεχώς με τη χρήση ειδικών οπτικών συστημάτων. Η μέθοδος σάς επιτρέπει να λαμβάνετε δεδομένα σχετικά με την καθαρότητα, το μοριακό βάρος και τη δομή του υλικού. Σε εργαστήρια για μαθητές, η προπαρασκευαστική φυγοκέντρηση χρησιμοποιείται πολύ πιο συχνά από την αναλυτική φυγοκέντρηση, επομένως θα σταθούμε σε αυτήν με περισσότερες λεπτομέρειες, αν και και οι δύο μέθοδοι βασίζονται σε γενικές αρχές.

2. Προπαρασκευαστική φυγοκέντρηση

2 .1 Διαφορική φυγοκέντρηση

Αυτή η μέθοδος βασίζεται σε διαφορές στους ρυθμούς καθίζησης των σωματιδίων που διαφέρουν σε μέγεθος και πυκνότητα. Το προς διαχωρισμό υλικό, για παράδειγμα ομογενοποίηση ιστού, φυγοκεντρείται με σταδιακή αύξηση της φυγοκεντρικής επιτάχυνσης, η οποία επιλέγεται έτσι ώστε σε κάθε στάδιο ένα συγκεκριμένο κλάσμα να εναποτίθεται στον πυθμένα του σωλήνα. Στο τέλος κάθε σταδίου, το ίζημα διαχωρίζεται από το υπερκείμενο και πλένεται αρκετές φορές για να ληφθεί τελικά ένα καθαρό κλάσμα ιζήματος. Δυστυχώς, είναι σχεδόν αδύνατο να ληφθεί ένα απολύτως καθαρό ίζημα. Για να καταλάβουμε γιατί συμβαίνει αυτό, ας δούμε τη διαδικασία που συμβαίνει σε ένα σωλήνα φυγοκέντρησης στην αρχή κάθε σταδίου φυγοκέντρησης.

Αρχικά, όλα τα σωματίδια ομογενοποίησης κατανέμονται ομοιόμορφα σε όλο τον όγκο του σωλήνα φυγοκέντρησης, επομένως είναι αδύνατο να ληφθούν καθαρά παρασκευάσματα ιζημάτων των βαρύτερων σωματιδίων σε έναν κύκλο φυγοκέντρησης: το πρώτο ίζημα που σχηματίζεται περιέχει κυρίως τα βαρύτερα σωματίδια, αλλά, επιπλέον , επίσης μια ορισμένη ποσότητα όλων των αρχικών εξαρτημάτων. Ένα επαρκώς καθαρό παρασκεύασμα βαρέων σωματιδίων μπορεί να ληφθεί μόνο με εκ νέου εναιώρηση και φυγοκέντρηση του αρχικού ιζήματος. Περαιτέρω φυγοκέντρηση του υπερκειμένου με επακόλουθη αύξηση της φυγόκεντρης επιτάχυνσης οδηγεί σε καθίζηση σωματιδίων μεσαίου μεγέθους και πυκνότητας και στη συνέχεια σε καθίζηση των μικρότερων σωματιδίων που έχουν τη χαμηλότερη πυκνότητα. Στο Σχ. Το σχήμα 2.3 δείχνει ένα διάγραμμα της κλασματοποίησης του ομογενοποιήματος ήπατος αρουραίου.

Ρύζι. 2.2. Διαφορική φυγοκέντρηση εναιωρήματος σωματιδίων σε φυγόκεντρο πεδίο.

Πρώτον, τα σωματίδια κατανέμονται ομοιόμορφα σε ολόκληρο τον όγκο του σωλήνα φυγοκέντρησης (ΕΝΑ): Κατά τη διάρκεια της φυγοκέντρησης, τα σωματίδια καθιζάνουν ανάλογα με το μέγεθος και το σχήμα τους (β - ρε).

Ρύζι. 2.3. Σχήμα κλασματοποίησης ομογενοποιήματος ήπατος αρουραίου σε υποκυτταρικά κλάσματα.

Η διαφορική φυγοκέντρηση είναι ίσως η πιο κοινή μέθοδος για την απομόνωση κυτταρικών οργανιδίων από ομογενοποιήματα ιστού. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται με μεγαλύτερη επιτυχία για τον διαχωρισμό κυτταρικών οργανιδίων που διαφέρουν σημαντικά μεταξύ τους σε μέγεθος και πυκνότητα. Αλλά ακόμη και σε αυτή την περίπτωση, τα κλάσματα που προκύπτουν δεν είναι ποτέ απολύτως ομοιογενή και άλλες μέθοδοι που περιγράφονται παρακάτω χρησιμοποιούνται για τον περαιτέρω διαχωρισμό τους. Αυτές οι μέθοδοι, βασισμένες στις διαφορές στην πυκνότητα των οργανιδίων, παρέχουν πιο αποτελεσματικούς διαχωρισμούς εκτελώντας φυγοκέντρηση σε διαλύματα με συνεχή ή σταδιακή βαθμίδα πυκνότητας. Το μειονέκτημα αυτών των μεθόδων είναι ότι χρειάζεται χρόνος για να ληφθεί μια κλίση πυκνότητας διαλύματος.

2.2 Φυγοκέντρηση ζώνης-ταχύτητας

Η μέθοδος ζωνικής ταχύτητας, ή, όπως ονομάζεται επίσης,μικρό-Η φυγοκέντρηση ζωνών συνίσταται στην επίστρωση του δείγματος δοκιμής στην επιφάνεια ενός διαλύματος με συνεχή κλίση πυκνότητας. Το δείγμα στη συνέχεια φυγοκεντρείται έως ότου τα σωματίδια κατανεμηθούν κατά μήκος της βαθμίδωσης σε διακριτές ζώνες ή ζώνες. Δημιουργώντας μια κλίση πυκνότητας, αποφεύγεται η ανάμειξη των ζωνών που προκύπτουν από τη μεταφορά. Η μέθοδος φυγοκέντρησης ζώνης ταχύτητας χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό υβριδίων RNA-DNA, ριβοσωμικών υπομονάδων και άλλων κυτταρικών συστατικών.

Ρύζι. 2 .4. Ταχύτητα και ισοπυκνικός διαχωρισμός σωματιδίων σε βαθμίδα πυκνότητας. Πριν ξεκινήσει η φυγοκέντρηση, το εναιώρημα σωματιδίων τοποθετείται σε στρώσεις πάνω από μια βαθμίδα πυκνότητας υγρού (ΕΝΑ). Με φυγοκέντρηση υψηλής ταχύτητας, τα σωματίδια δεν φτάνουν στο ισοπυκνικό σημείο και με ισοπυκνικό διαχωρισμό, η φυγοκέντρηση συνεχίζεται έως ότου τα σωματίδια υπό μελέτη φτάσουν σε μια ζώνη με την κατάλληλη πυκνότητα (σι).

2.3 Ισοπυκνική φυγοκέντρηση

Η ισοπυκνική φυγοκέντρηση πραγματοποιείται τόσο με βαθμίδα πυκνότητας όσο και με τον συνήθη τρόπο. Εάν η φυγοκέντρηση δεν διεξάγεται σε βαθμίδα πυκνότητας, το παρασκεύασμα φυγοκεντρείται πρώτα έτσι ώστε τα σωματίδια των οποίων το μοριακό βάρος είναι μεγαλύτερο από αυτό των σωματιδίων που μελετώνται να καθιζάνουν. Αυτά τα βαριά σωματίδια απορρίπτονται και το δείγμα εναιωρείται σε ένα μέσο του οποίου η πυκνότητα είναι ίδια με εκείνη του κλάσματος που πρόκειται να απομονωθεί, και στη συνέχεια φυγοκεντρούνται έως ότου τα σωματίδια ενδιαφέροντος καθιζάνουν στον πυθμένα του σωλήνα και τα σωματίδια χαμηλότερης πυκνότητας επιπλέουν στο επιφάνεια του υγρού..

Ρύζι. 2.5. Ισοπυκνικός διαχωρισμός χωρίς κλίση πυκνότητας.

Πριν από τη φυγοκέντρηση, τα σωματίδια κατανέμονται ομοιόμορφα σε όλο τον όγκο του σωλήνα φυγοκέντρησης (ΕΝΑ). Μετά τη φυγοκέντρηση, ελαφρύτερα σωματίδια επιπλέουν στην κορυφή, ενώ βαρύτερα σωματίδια κατακάθονται στο κάτω μέρος του σωλήνα (σι)

Μια άλλη μέθοδος είναι η στρώση του δείγματος στην επιφάνεια του διαλύματος με συνεχή κλίση πυκνότητας που καλύπτει το εύρος των πυκνοτήτων όλων των συστατικών του μείγματος. Η φυγοκέντρηση εκτελείται έως ότου η πυκνότητα άνωσης των σωματιδίων είναι ίση με την πυκνότητα των αντίστοιχων ζωνών, δηλαδή μέχρι να διαχωριστούν τα σωματίδια σε ζώνες. Η μέθοδος ονομάζεται ζώνη-ισοπυκνική ή συντονισμένη φυγοκέντρηση, καθώς το κύριο σημείο εδώ είναι η πυκνότητα άνωσης και όχι το μέγεθος ή το σχήμα των σωματιδίων. Η πυκνότητα στην οποία τα σωματίδια σχηματίζουν ισοπυκνικές ζώνες επηρεάζεται από τη φύση του μέσου εναιώρησης. Τα σωματίδια μπορεί να είναι διαπερατά σε ορισμένες ενώσεις του διαλύματος και αδιαπέραστα σε άλλες, ή μπορούν να προσκολλήσουν μόρια του διαλύματος. Όταν χρησιμοποιείται ζωνικός ρότορας, τα μιτοχόνδρια, τα λυσοσώματα, τα υπεροξισώματα και τα μικροσώματα συγκεντρώνονται σε ζώνες με 42%, 47%, 47% και 27% σακχαρόζη, που αντιστοιχούν σε πυκνότητες 1,18, 1,21, 1,21 και 1,10 g-cm.-3 αντίστοιχα. Η πυκνότητα των υποκυτταρικών οργανιδίων εξαρτάται επίσης από την επιλεκτική απορρόφηση ορισμένων ενώσεων. Χορήγηση του μη αιμολυτικού απορρυπαντικού Triton σε αρουραίουςWR-1339 οδηγεί σε αύξηση του μεγέθους και μείωση της πυκνότητας των ηπατικών λυσοσωμάτων. η πυκνότητα των μιτοχονδρίων και των υπεροξισωμάτων παραμένει αμετάβλητη. Παρά το γεγονός ότι οι ιδιότητες καθίζησης των λυσοσωμάτων, κατά κανόνα, δεν αλλάζουν, η πυκνότητα ισορροπίας τους στη βαθμίδα σακχαρόζης μειώνεται από 1,21 σε 1,1, γεγονός που οδηγεί σε αντίστοιχο διαχωρισμό του λυσοσωμικού-υπεροξισωμικού κλάσματος. Αυτό το χαρακτηριστικό χρησιμοποιείται στον ποσοτικό διαχωρισμό λυσοσωμάτων, μιτοχονδρίων και υπεροξισωμάτων, με βάση την αφαίρεση από ένα ομοιογενές μέσο όλων των σωματιδίων με πυκνότητα μεγαλύτερη από αυτή των μικροσωμάτων και την επακόλουθη ισοπυκνική φυγοκέντρηση των καταβυθισμένων βαρέων σωματιδίων.

2.4 Φυγοκέντρηση βαθμιδωτής πυκνότητας ισορροπίας

Για τη δημιουργία μιας βαθμίδας πυκνότητας, χρησιμοποιούνται άλατα βαρέων μετάλλων, όπως το ρουβίδιο ή το καίσιο, καθώς και διαλύματα σακχαρόζης. Το δείγμα, όπως το DNA, αναμιγνύεται με ένα συμπυκνωμένο διάλυμα χλωριούχου καισίου. Τόσο η διαλυμένη ουσία όσο και ο διαλύτης κατανέμονται αρχικά ομοιόμορφα σε όλο τον όγκο. Κατά τη φυγοκέντρηση, δημιουργείται μια κατανομή ισορροπίας της συγκέντρωσης και επομένως της πυκνότηταςCsCl, αφού τα ιόντα καισίου έχουν μεγάλη μάζα. Υπό την επίδραση της φυγόκεντρης επιτάχυνσης, τα μόρια DNA ανακατανέμονται, συλλέγοντας με τη μορφή ξεχωριστής ζώνης σε ένα τμήμα του δοκιμαστικού σωλήνα με αντίστοιχη πυκνότητα. Η μέθοδος χρησιμοποιείται κυρίως στην αναλυτική φυγοκέντρηση και χρησιμοποιήθηκε από τους Meselson και Stahl για τη μελέτη του μηχανισμού αντιγραφής του DNAΜΙ. coli . Η φυγοκέντρηση βαθμιαίας πυκνότητας ισορροπίας είναι επίσης μία από τις μεθόδους διαχωρισμού και μελέτης λιποπρωτεϊνών στο πλάσμα του ανθρώπινου αίματος.

2. 5 Δημιουργία και εξαγωγή κλίσεων

2.5.1 Φύση των κλίσεων

Για τη δημιουργία διαβαθμίσεων πυκνότητας στα διαλύματα, τα διαλύματα σακχαρόζης χρησιμοποιούνται συχνότερα, μερικές φορές με σταθερό pH. Σε ορισμένες περιπτώσεις, επιτυγχάνεται καλός διαχωρισμός όταν χρησιμοποιείται αντί για συνηθισμένο νερόρε2 0. Στον πίνακα. Ο Πίνακας 2.1 δείχνει τις ιδιότητες ορισμένων διαλυμάτων σακχαρόζης.

Συγκέντρωση, %

Ιδιότητες διαλυμάτων σακχαρόζης

Η επιλογή της κλίσης υπαγορεύεται από συγκεκριμένους στόχους κλασματοποίησης. Για παράδειγμα, ficol, που παράγεται από την εταιρείαPharmacia Πρόστιμο Χημικά, μπορεί να αντικαταστήσει τη σακχαρόζη σε περιπτώσεις που είναι απαραίτητο να δημιουργηθούν κλίσεις με υψηλή πυκνότητα και χαμηλή οσμωτική πίεση. Ένα άλλο πλεονέκτημα του Ficol είναι ότι δεν περνά από τις κυτταρικές μεμβράνες. Για τη δημιουργία κλίσεων υψηλότερης πυκνότητας, χρησιμοποιούνται άλατα βαρέων μετάλλων, όπως το ρουβίδιο και το καίσιο, αλλά λόγω της διαβρωτικής δράσηςCsClτέτοιες κλίσεις χρησιμοποιούνται μόνο σε ρότορες κατασκευασμένους από ανθεκτικά μέταλλα, όπως το τιτάνιο"

2.5.2 Μέθοδος δημιουργίας βαθμίδας πυκνότητας βήματος

Για να δημιουργηθεί μια κλίση πυκνότητας, διάφορα διαλύματα με διαδοχικά φθίνουσα πυκνότητα μεταφέρονται προσεκτικά με πιπέτα σε ένα σωλήνα φυγοκέντρησης. Στη συνέχεια, το δείγμα τοποθετείται στο ανώτερο στρώμα, το οποίο έχει τη χαμηλότερη πυκνότητα, με τη μορφή μιας στενής ζώνης, μετά την οποία ο σωλήνας φυγοκεντρείται. Ομαλές γραμμικές διαβαθμίσεις μπορούν να ληφθούν εξομαλύνοντας τις κλίσεις βημάτων όταν το διάλυμα παραμένει για μεγάλο χρονικό διάστημα. Η διαδικασία μπορεί να επιταχυνθεί αναδεύοντας απαλά το περιεχόμενο του σωλήνα με ένα σύρμα ή ανακινώντας απαλά το σωλήνα.

2.5.3 Μέθοδος δημιουργίας ομαλής κλίσης πυκνότητας

Στις περισσότερες περιπτώσεις, χρησιμοποιείται μια ειδική συσκευή για τη δημιουργία μιας ομαλής κλίσης πυκνότητας. Αποτελείται από δύο κυλινδρικά δοχεία αυστηρά καθορισμένης ίδιας διαμέτρου, που επικοινωνούν μεταξύ τους στο κάτω μέρος χρησιμοποιώντας έναν γυάλινο σωλήνα με βαλβίδα ελέγχου, που σας επιτρέπει να ρυθμίσετε τις αναλογίες στις οποίες αναμειγνύονται τα περιεχόμενα και των δύο δοχείων. Ένα από αυτά είναι εξοπλισμένο με αναδευτήρα και έχει μια έξοδο μέσω της οποίας το διάλυμα ρέει σε σωλήνες φυγοκέντρησης. Το πυκνότερο διάλυμα τοποθετείται στο μίξερ. ο δεύτερος κύλινδρος είναι γεμάτος με διάλυμα μικρότερης πυκνότητας. Το ύψος της στήλης διαλύματος και στους δύο κυλίνδρους ρυθμίζεται έτσι ώστε η υδροστατική πίεση σε αυτούς να είναι η ίδια. Το πυκνότερο διάλυμα απελευθερώνεται σταδιακά από τον αναμικτήρα σε σωλήνες φυγοκέντρησης και αντικαθίσταται ταυτόχρονα από ίσο όγκο διαλύματος χαμηλότερης πυκνότητας που εισέρχεται στον αναμικτήρα από τον δεύτερο κύλινδρο μέσω της βαλβίδας ελέγχου. Η ομοιογένεια του διαλύματος στο μίξερ εξασφαλίζεται με συνεχή ανάδευση του διαλύματος με χρήση αναδευτήρα. Καθώς το διάλυμα χύνεται σε σωλήνες φυγοκέντρησης, η πυκνότητά του μειώνεται και δημιουργείται μια γραμμική κλίση πυκνότητας στους σωλήνες. Οι μη γραμμικές κλίσεις μπορούν να δημιουργηθούν χρησιμοποιώντας ένα σύστημα που αποτελείται από δύο κυλίνδρους άνισης διαμέτρου.

Για να σχηματιστούν βαθμίδες πυκνότητας ποικίλης απότομης κλίσης, χρησιμοποιείται ένα σύστημα δύο μηχανικά ελεγχόμενων σύριγγων, οι οποίες είναι γεμάτες με διαλύματα άνισης πυκνότητας. Διαφορετικές κλίσεις μπορούν να δημιουργηθούν αλλάζοντας τη σχετική ταχύτητα των εμβόλων.

2.5.4 Αφαίρεση κλίσεων από σωλήνες φυγοκέντρησης

Αφού ολοκληρωθεί η φυγοκέντρηση και ο διαχωρισμός των σωματιδίων, οι ζώνες που προκύπτουν πρέπει να αφαιρεθούν. Αυτό γίνεται με διάφορους τρόπους, τις περισσότερες φορές με μετατόπιση. Ο σωλήνας φυγοκέντρησης τρυπιέται στη βάση και ένα πολύ πυκνό μέσο, ​​για παράδειγμα ένα διάλυμα σακχαρόζης 60-70%, εισάγεται αργά στο κάτω μέρος του. Το διάλυμα στην κορυφή μετατοπίζεται και τα κλάσματα συλλέγονται χρησιμοποιώντας μια σύριγγα, μια πιπέτα ή μια ειδική συσκευή που συνδέεται μέσω ενός σωλήνα στον συλλέκτη κλασμάτων. Εάν οι σωλήνες είναι κατασκευασμένοι από κυτταρίνη ή νιτροκυτταρίνη, τα κλάσματα αφαιρούνται κόβοντας το σωλήνα με ειδική λεπίδα. Για να γίνει αυτό, ένας σωλήνας φυγοκέντρησης στερεωμένος σε βάση κόβεται απευθείας κάτω από την επιθυμητή περιοχή και το κλάσμα αναρροφάται με μια σύριγγα ή μια πιπέτα. Με κατάλληλο σχεδιασμό συσκευής κοπής, η απώλεια διαλύματος θα είναι ελάχιστη. Τα κλάσματα συλλέγονται επίσης τρυπώντας τη βάση του σωλήνα με μια λεπτή κοίλη βελόνα. Τα σταγονίδια που ρέουν από το σωλήνα μέσω της βελόνας συλλέγονται σε συλλέκτη κλασμάτων για περαιτέρω ανάλυση.

2.5.5 Προπαρασκευαστικές φυγόκεντρες και εφαρμογές τους

Οι προπαρασκευαστικές φυγόκεντρες μπορούν να χωριστούν σε τρεις κύριες ομάδες: φυγόκεντρες γενικής χρήσης, φυγόκεντρες υψηλής ταχύτητας και προπαρασκευαστικές υπερφυγόκεντρες.Φυγόκεντροι γενικής χρήσης δίνουν μέγιστη ταχύτητα 6000 σ.α.λ-1 και OCU έως 6000σολ . Διαφέρουν μεταξύ τους μόνο ως προς την χωρητικότητα και έχουν έναν αριθμό αντικαταστάσιμων ρότορων: γωνιακοί και με κρεμαστά κύπελλα. Ένα από τα χαρακτηριστικά αυτού του τύπου φυγόκεντρου είναι η μεγάλη χωρητικότητά του - από 4 έως 6 dm3 , που σας επιτρέπει να τα φορτώνετε όχι μόνο με σωλήνες φυγοκέντρησης 10,50 και 100 cm3 , αλλά και σκάφη χωρητικότητας έως 1,25 dm3 . Σε όλες τις φυγόκεντρες αυτού του τύπου, οι ρότορες είναι στερεωμένοι άκαμπτα στον άξονα μετάδοσης κίνησης και οι σωλήνες φυγοκέντρησης, μαζί με το περιεχόμενό τους, πρέπει να είναι προσεκτικά ισορροπημένοι και να διαφέρουν σε βάρος όχι περισσότερο από 0,25 g. Ο περιττός αριθμός σωλήνων δεν πρέπει να είναι φορτώνεται στον ρότορα και εάν ο ρότορας δεν είναι πλήρως φορτισμένος, οι σωλήνες πρέπει να τοποθετούνται συμμετρικά, ο ένας απέναντι στον άλλο, διασφαλίζοντας έτσι μια ομοιόμορφη κατανομή των σωλήνων σε σχέση με τον άξονα περιστροφής του ρότορα.

Φυγόκεντροι υψηλής ταχύτητας δίνουν μέγιστη ταχύτητα 25.000 σ.α.λ-1 και OCU έως 89000σολ. Ο θάλαμος του ρότορα είναι εξοπλισμένος με ένα σύστημα ψύξης που αποτρέπει τη θερμότητα που προκύπτει λόγω τριβής όταν ο ρότορας περιστρέφεται. Συνήθως, οι φυγόκεντροι υψηλής ταχύτητας έχουν χωρητικότητα 1,5 dm33 και είναι εξοπλισμένα με αντικαταστάσιμους ρότορες, τόσο γωνιακούς όσο και με κρεμαστά κύπελλα.

Προπαρασκευαστικές υπερφυγόκεντρες δίνουν μέγιστη ταχύτητα έως και 75.000 σ.α.λ-1 και μέγιστη φυγόκεντρη επιτάχυνση 510.000σολ . Είναι εξοπλισμένα τόσο με ψυγείο όσο και με μονάδα κενού για την αποφυγή υπερθέρμανσης του ρότορα λόγω τριβής με τον αέρα. Οι ρότορες τέτοιων φυγοκεντρητών είναι κατασκευασμένοι από υψηλής αντοχής κράματα αλουμινίου ή τιτανίου. Χρησιμοποιούνται κυρίως ρότορες από κράματα αλουμινίου, αλλά σε περιπτώσεις που απαιτούνται ιδιαίτερα υψηλές ταχύτητες, χρησιμοποιούνται ρότορες από τιτάνιο. Για τη μείωση των κραδασμών που προκύπτουν από την ανισορροπία του ρότορα λόγω της ανομοιόμορφης πλήρωσης των σωλήνων φυγοκέντρησης, οι υπερφυγόκεντροι έχουν έναν εύκαμπτο άξονα. Οι σωλήνες φυγοκέντρησης και το περιεχόμενό τους πρέπει να ζυγοσταθμίζονται προσεκτικά με ακρίβεια 0,1 g. Παρόμοιες απαιτήσεις πρέπει να τηρούνται κατά τη φόρτωση των ρότορων των φυγοκεντρητών γενικής χρήσης.

2.6 Σχεδιασμός ρότορα

2.6.1 Γωνιακοί ρότορες και ρότορες με αναρτημένα μπολ

Οι προπαρασκευαστικοί ρότορες φυγοκέντρου είναι συνήθως δύο τύπων - γωνιακοί και με κρεμαστές λεκάνες. Ονομάζονται γωνιακοί επειδή οι φυγοκεντρικοί σωλήνες που τοποθετούνται σε αυτούς βρίσκονται πάντα σε μια ορισμένη γωνία ως προς τον άξονα περιστροφής. Σε ρότορες με κρεμαστά ποτήρια ζέσεως, οι δοκιμαστικοί σωλήνες τοποθετούνται κατακόρυφα και όταν περιστρέφονται υπό την επίδραση της προκύπτουσας φυγόκεντρης δύναμης, μετακινούνται σε οριζόντια θέση. η γωνία κλίσης ως προς τον άξονα περιστροφής είναι 90°.

Στους ρότορες ορθής γωνίας, η απόσταση που διανύουν τα σωματίδια στο αντίστοιχο τοίχωμα του δοκιμαστικού σωλήνα είναι πολύ μικρή και επομένως η καθίζηση συμβαίνει σχετικά γρήγορα. Μετά τη σύγκρουση με τα τοιχώματα του δοκιμαστικού σωλήνα, τα σωματίδια γλιστρούν προς τα κάτω και σχηματίζουν ένα ίζημα στο κάτω μέρος. Κατά τη διάρκεια της φυγοκέντρησης, προκύπτουν ρεύματα μεταφοράς, τα οποία περιπλέκουν πολύ τον διαχωρισμό σωματιδίων με παρόμοιες ιδιότητες καθίζησης. Ωστόσο, ρότορες παρόμοιου σχεδιασμού χρησιμοποιούνται με επιτυχία για τον διαχωρισμό σωματιδίων των οποίων οι ρυθμοί καθίζησης ποικίλλουν αρκετά σημαντικά.

Σε ρότορες με αιωρούμενα κύπελλα, παρατηρούνται επίσης φαινόμενα μεταφοράς, αλλά δεν είναι τόσο έντονα. Η μεταφορά είναι το αποτέλεσμα του γεγονότος ότι, υπό την επίδραση της φυγόκεντρης επιτάχυνσης, τα σωματίδια καθιζάνουν σε διεύθυνση όχι αυστηρά κάθετη προς τον άξονα περιστροφής και επομένως, όπως στους γωνιακούς ρότορες, προσκρούουν στα τοιχώματα του δοκιμαστικού σωλήνα και ολισθαίνουν προς το κάτω μέρος.

Τα φαινόμενα μεταφοράς και στροβιλισμού μπορούν να αποφευχθούν σε κάποιο βαθμό χρησιμοποιώντας τομεακούς σωλήνες σε κρεμαστές ρότορες μπολ και ρυθμίζοντας την ταχύτητα του ρότορα. Η μέθοδος φυγοκέντρησης με κλίση πυκνότητας στερείται επίσης τα μειονεκτήματα που αναφέρονται παραπάνω.

2.6.2 Συνεχείς ρότορες

Οι συνεχείς ρότορες έχουν σχεδιαστεί για κλασμάτωση υψηλής ταχύτητας σχετικά μικρών ποσοτήτων στερεού υλικού από εναιωρήματα μεγάλου όγκου, για παράδειγμα για απομόνωση κυττάρων από μέσα καλλιέργειας. Κατά τη διάρκεια της φυγοκέντρησης, ένα εναιώρημα σωματιδίων προστίθεται συνεχώς στον ρότορα. Η χωρητικότητα του ρότορα εξαρτάται από τη φύση του εναποτιθέμενου προϊόντος και ποικίλλει από 100 cm3 έως 1 dm3 σε 1 λεπτό. Η ιδιαιτερότητα του ρότορα είναι ότι είναι ένας μονωμένος θάλαμος ειδικού σχεδιασμού. το περιεχόμενό του δεν επικοινωνεί με το εξωτερικό περιβάλλον και επομένως δεν μολύνεται ή διασκορπίζεται.

2.6.3 Ρότορες ζώνης ή ρότορες Anderson

Ρύζι. 2 .6. Στάδια φυγοκέντρησης (α- μι) σε ζωνικό ρότορα

Οι ζωνικοί ρότορες είναι κατασκευασμένοι από κράματα αλουμινίου ή τιτανίου, τα οποία είναι ικανά να αντέχουν πολύ σημαντικές φυγόκεντρες επιταχύνσεις. Συνήθως έχουν μια κυλινδρική κοιλότητα που κλείνει με αφαιρούμενο καπάκι. Μέσα στην κοιλότητα, στον άξονα περιστροφής, υπάρχει ένας αξονικός σωλήνας πάνω στον οποίο τοποθετείται ένα ακροφύσιο με λεπίδες, χωρίζοντας την κοιλότητα του ρότορα σε τέσσερις τομείς. Τα πτερύγια ή τα διαφράγματα έχουν ακτινικά κανάλια μέσω των οποίων ωθείται μια κλίση από τον αξονικό σωλήνα προς την περιφέρεια του ρότορα. Χάρη σε αυτόν τον σχεδιασμό των λεπίδων, η μεταφορά μειώνεται στο ελάχιστο.

Ο ρότορας γεμίζει όταν περιστρέφεται με ταχύτητα περίπου 3000 rpm-1 . Μια προ-δημιουργημένη κλίση αντλείται στον ρότορα, ξεκινώντας από ένα στρώμα της χαμηλότερης πυκνότητας, το οποίο κατανέμεται ομοιόμορφα κατά μήκος της περιφέρειας του ρότορα και συγκρατείται στο εξωτερικό του τοίχωμα κάθετο στον άξονα περιστροφής λόγω φυγόκεντρης δύναμης. Καθώς στη συνέχεια προστίθενται στρώματα κλίσης υψηλότερης πυκνότητας, υπάρχει μια συνεχής μετατόπιση προς το κέντρο των λιγότερο πυκνών στρωμάτων. Αφού αντληθεί ολόκληρη η κλίση στον ρότορα, γεμίζεται σε πλήρη όγκο με ένα διάλυμα που ονομάζεται «μαξιλάρι», η πυκνότητα του οποίου ταιριάζει ή υπερβαίνει ελαφρώς την υψηλότερη πυκνότητα της προσχηματισμένης κλίσης.

Στη συνέχεια, μέσω του αξονικού σωλήνα, το δείγμα δοκιμής τοποθετείται σε στρώματα, το οποίο ωθείται έξω από το σωλήνα στον όγκο του ρότορα χρησιμοποιώντας ένα διάλυμα μικρότερης πυκνότητας, Σε αυτή την περίπτωση, ο ίδιος όγκος του «μαξιλαριού» αφαιρείται από την περιφέρεια. Μετά από όλες αυτές τις διαδικασίες, η ταχύτητα περιστροφής του ρότορα φέρεται στην ταχύτητα λειτουργίας και πραγματοποιείται είτε ζώνη-ταχύτητα είτε ζώνη-ισοπυκνική κλασμάτωση για την απαιτούμενη χρονική περίοδο.. Η εξαγωγή των κλασμάτων πραγματοποιείται με ταχύτητα ρότορα 3000 rpm-1 . Τα περιεχόμενα του ρότορα μετατοπίζονται προσθέτοντας ένα «μαξιλάρι» από την περιφέρεια· πρώτα μετατοπίζονται λιγότερο πυκνά στρώματα. Χάρη στον ειδικό σχεδιασμό του αξονικού καναλιού του ρότορα Anderson, δεν πραγματοποιείται ανάμειξη ζωνών όταν μετατοπίζονται. Η βαθμίδα εξόδου διέρχεται μέσω μιας συσκευής καταγραφής, για παράδειγμα του κυττάρου ενός φασματοφωτόμετρου, με το οποίο η περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη μπορεί να προσδιοριστεί με απορρόφηση στα 280 nm, ή μέσω ενός ειδικού ανιχνευτή ραδιενέργειας, μετά τον οποίο συλλέγονται τα κλάσματα.

Η χωρητικότητα των ζωνικών ρότορων που χρησιμοποιούνται σε μεσαίες ταχύτητες κυμαίνεται από 650 έως 1600 cm3 , το οποίο σας επιτρέπει να αποκτήσετε μια αρκετά μεγάλη ποσότητα υλικού. Οι ρότορες ζώνης χρησιμοποιούνται για την αφαίρεση ακαθαρσιών πρωτεϊνών από διάφορα παρασκευάσματα και για την απομόνωση και τον καθαρισμό μιτοχονδρίων, λυσοσωμάτων, πολυσωμάτων και πρωτεϊνών.

2.6.4 Ανάλυση υποκυτταρικών κλασμάτων

Οι ιδιότητες των υποκυτταρικών σωματιδίων που λαμβάνονται κατά την κλασμάτωση του φαρμάκου μπορούν να αποδοθούν στις ιδιότητες των ίδιων των σωματιδίων μόνο εάν το φάρμακο δεν περιέχει ακαθαρσίες. Επομένως, είναι πάντα απαραίτητο να αξιολογείται η καθαρότητα των παρασκευασμάτων που προκύπτουν. Η αποτελεσματικότητα της ομογενοποίησης και η παρουσία ακαθαρσιών στο παρασκεύασμα μπορούν να προσδιοριστούν χρησιμοποιώντας μικροσκοπική εξέταση. Ωστόσο, η απουσία ορατών ακαθαρσιών δεν είναι ακόμη αξιόπιστη απόδειξη της καθαρότητας του φαρμάκου. Για να ποσοτικοποιηθεί η καθαρότητα, το παρασκεύασμα που προκύπτει υποβάλλεται σε χημική ανάλυση, η οποία καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό της περιεκτικότητάς του σε πρωτεΐνη ή DNA, την ενζυματική του δράση, εάν είναι δυνατόν, και τις ανοσολογικές του ιδιότητες.

Η ανάλυση της κατανομής των ενζύμων σε κλασματοποιημένους ιστούς βασίζεται σε δύο γενικές αρχές. Το πρώτο από αυτά είναι ότι όλα τα σωματίδια ενός δεδομένου υποκυτταρικού πληθυσμού περιέχουν το ίδιο σύνολο ενζύμων. Το δεύτερο υποθέτει ότι κάθε ένζυμο βρίσκεται σε μια συγκεκριμένη θέση μέσα στο κύτταρο. Εάν αυτή η θέση ήταν αληθής, τότε τα ένζυμα θα μπορούσαν να δράσουν ως δείκτες για τα αντίστοιχα οργανίδια: για παράδειγμα, η οξειδάση του κυτοχρώματος και η μονοαμινοξειδάση θα χρησίμευαν ως ένζυμα δείκτης για τα μιτοχόνδρια, οι όξινες υδρολάσες ως δείκτες για τα λυσοσώματα, η καταλάση ως δείκτης για τα υπεροξισώματα και η γλυκόζη- 6-φωσφατάση - δείκτης μικροσωμικών μεμβρανών. Αποδείχθηκε, ωστόσο, ότι ορισμένα ένζυμα, όπως η μηλική αφυδρογονάση,R -Η γλυκουρονιδάση, η NADP'H-κυτοχρωμική c-αναγωγάση, εντοπίζονται σε περισσότερα από ένα κλάσματα. Επομένως, η επιλογή ενζυμικών δεικτών για υποκυτταρικά κλάσματα σε κάθε συγκεκριμένη περίπτωση θα πρέπει να προσεγγίζεται με μεγάλη προσοχή. Επιπλέον, η απουσία ενζύμου δείκτη δεν σημαίνει απουσία των αντίστοιχων οργανιδίων. Είναι πιθανό ότι κατά τη διάρκεια της κλασμάτωσης το ένζυμο χάνεται από τα οργανίδια ή αναστέλλεται ή αδρανοποιείται. Επομένως, τουλάχιστον δύο ένζυμα-δείκτες προσδιορίζονται συνήθως για κάθε κλάσμα.

Κλάσμα

2.7 Κλασματοποίηση με διαφορική φυγοκέντρηση

2.7.1 Παρουσίαση αποτελεσμάτων

Τα αποτελέσματα που λαμβάνονται από την κλασμάτωση ιστού παρουσιάζονται πιο εύκολα με τη μορφή γραφημάτων. Έτσι, κατά τη μελέτη της κατανομής των ενζύμων στους ιστούς, τα δεδομένα παρουσιάζονται καλύτερα με τη μορφή ιστογραμμάτων, τα οποία καθιστούν δυνατή την οπτική αξιολόγηση των αποτελεσμάτων των πειραμάτων.

Η περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη ενζυματικής δραστηριότητας στο δείγμα προσδιορίζεται τόσο στο αρχικό ομογενοποίημα όσο και σε κάθε απομονωμένο υποκυτταρικό κλάσμα χωριστά. Η συνολική ενζυματική δραστηριότητα και η περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη στα κλάσματα δεν πρέπει να διαφέρουν πολύ από τις αντίστοιχες τιμές στο αρχικό ομογενοποίημα.

Στη συνέχεια, η ενζυματική δραστηριότητα και η περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη σε κάθε κλάσμα υπολογίζονται ως ποσοστό της συνολικής απόδοσης, με βάση την οποία συντάσσεται ένα ιστόγραμμα. Η σχετική ποσότητα πρωτεΐνης σε κάθε κλάσμα με τη σειρά της απομόνωσής τους απεικονίζεται διαδοχικά κατά μήκος του άξονα της τετμημένης και η σχετική ειδική δραστηριότητα κάθε κλάσματος απεικονίζεται κατά μήκος του άξονα τεταγμένων. Έτσι, η ενζυματική δραστηριότητα κάθε κλάσματος καθορίζεται από την περιοχή των στηλών.

2.7.2 Αναλυτική υπερφυγοκέντρηση

Σε αντίθεση με την προπαρασκευαστική φυγοκέντρηση, σκοπός της οποίας είναι ο διαχωρισμός ουσιών και ο καθαρισμός τους, η αναλυτική υπερφυγοκέντρηση χρησιμοποιείται κυρίως για τη μελέτη των ιδιοτήτων καθίζησης βιολογικών μακρομορίων και άλλων δομών. Επομένως, στην αναλυτική φυγοκέντρηση χρησιμοποιούνται ρότορες και συστήματα καταγραφής ειδικού σχεδιασμού: επιτρέπουν συνεχή παρακολούθηση της καθίζησης του υλικούV φυγόκεντρο πεδίο.

Οι αναλυτικές υπερφυγόκεντρες μπορούν να φτάσουν ταχύτητες έως και 70.000 rpm -1 , δημιουργώντας μια φυγόκεντρη επιτάχυνση έως και 500.000σολ . Ο ρότορας τους, κατά κανόνα, έχει το σχήμα ελλειψοειδούς και συνδέεται μέσω μιας χορδής σε έναν κινητήρα, ο οποίος σας επιτρέπει να μεταβάλλετε την ταχύτητα περιστροφής του ρότορα. Ο ρότορας περιστρέφεται σε θάλαμο κενού εξοπλισμένου με συσκευή ψύξης και έχει δύο κυψέλες, αναλυτική και εξισορροπητική, οι οποίες είναι εγκατεστημένες αυστηρά κάθετα στη φυγόκεντρο, παράλληλα με τον άξονα περιστροφής. Η κυψέλη εξισορρόπησης χρησιμεύει για την εξισορρόπηση της αναλυτικής κυψέλης και είναι ένα μεταλλικό μπλοκ με σύστημα ακριβείας. Διαθέτει επίσης δύο τρύπες δείκτη, που βρίσκονται σε αυστηρά καθορισμένη απόσταση από τον άξονα περιστροφής, με τη βοήθεια των οποίων προσδιορίζονται οι αντίστοιχες αποστάσεις στο αναλυτικό κελί. Ένα αναλυτικό κελί του οποίου η χωρητικότητα είναι τυπικά 1 cm 3 , έχει τομεακό σχήμα. Όταν τοποθετηθεί σωστά στον ρότορα, παρά το γεγονός ότι στέκεται κάθετα, λειτουργεί με την ίδια αρχή με έναν ρότορα με κρεμαστά κύπελλα, δημιουργώντας σχεδόν ιδανικές συνθήκες καθίζησης. Στα άκρα του αναλυτικού κελιού υπάρχουν παράθυρα με τζάμια χαλαζία. Οι αναλυτικές υπερφυγόκεντρες είναι εξοπλισμένες με οπτικά συστήματα που επιτρέπουν την παρατήρηση της καθίζησης σωματιδίων καθ' όλη τη διάρκεια της περιόδου φυγοκέντρησης. Σε καθορισμένα χρονικά διαστήματα, το ιζηματοποιημένο υλικό μπορεί να φωτογραφηθεί. Κατά την κλασματοποίηση πρωτεϊνών και DNA, η καθίζηση παρακολουθείται με απορρόφηση στο υπεριώδες και σε περιπτώσεις όπου τα υπό μελέτη διαλύματα έχουν διαφορετικούς δείκτες διάθλασης - χρησιμοποιώντας το σύστημα Schlieren ή το σύστημα παρεμβολής Rayleigh. Οι δύο τελευταίες μέθοδοι βασίζονται στο γεγονός ότι όταν το φως διέρχεται από ένα διαφανές διάλυμα που αποτελείται από ζώνες με διαφορετικές πυκνότητες, η διάθλαση του φωτός συμβαίνει στο όριο των ζωνών. Κατά τη διάρκεια της καθίζησης, σχηματίζεται ένα όριο μεταξύ ζωνών με βαριά και ελαφρά σωματίδια, το οποίο λειτουργεί ως διαθλαστικός φακός. Σε αυτήν την περίπτωση, εμφανίζεται μια κορυφή στη φωτογραφική πλάκα που χρησιμοποιείται ως ανιχνευτής. Κατά τη διάρκεια της καθίζησης, το όριο μετακινείται και, κατά συνέπεια, η κορυφή, με την ταχύτητα της οποίας μπορεί κανείς να κρίνει τον ρυθμό καθίζησης του υλικού. Τα συμβολομετρικά συστήματα είναι πιο ευαίσθητα από τα συστήματα Schlieren. Οι αναλυτικές κυψέλες είναι μονοτομείς, που χρησιμοποιούνται συχνότερα, και δύο τομέων, που χρησιμοποιούνται για τη συγκριτική μελέτη διαλύτη και διαλυμένης ουσίας.

Στη βιολογία, η αναλυτική υπερφυγοκέντρηση χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό των μοριακών βαρών των μακρομορίων, τον έλεγχο της καθαρότητας των δειγμάτων που προκύπτουν και επίσης για τη μελέτη διαμορφωτικών αλλαγών στα μακρομόρια.

2.8 Εφαρμογές αναλυτικής υπερφυγοκέντρησης

2.8.1 Προσδιορισμός μοριακών βαρών

Υπάρχουν τρεις κύριες μέθοδοι για τον προσδιορισμό των μοριακών βαρών χρησιμοποιώντας αναλυτική υπερφυγοκέντρηση: προσδιορισμός ρυθμού καθίζησης, μέθοδος ισορροπίας καθίζησης και μέθοδος προσέγγισης ισορροπίας καθίζησης.

Προσδιορισμός μοριακού βάρους με ρυθμό καθίζησης - αυτή είναι η πιο κοινή μέθοδος. Η φυγοκέντρηση πραγματοποιείται σε υψηλές ταχύτητες, έτσι ώστε τα σωματίδια, αρχικά ομοιόμορφα κατανεμημένα σε ολόκληρο τον όγκο, να αρχίσουν να κινούνται ομαλά κατά μήκος μιας ακτίνας από το κέντρο περιστροφής. Μια καθαρή διεπαφή σχηματίζεται μεταξύ της περιοχής του διαλύτη, που είναι ήδη απαλλαγμένη από σωματίδια, και του τμήματος που τα περιέχει. Αυτό το όριο μετακινείται κατά τη φυγοκέντρηση, γεγονός που καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό του ρυθμού καθίζησης των σωματιδίων χρησιμοποιώντας μία από τις παραπάνω μεθόδους, καταγράφοντας αυτή την κίνηση σε μια φωτογραφική πλάκα.

Ο ρυθμός καθίζησης καθορίζεται από την ακόλουθη σχέση:

ΟπουΧ - απόσταση από τον άξονα περιστροφής σε cm,

t - χρόνος σε s,

w- γωνιακή ταχύτητα σε rad-s -1 ,

μικρό - συντελεστής καθίζησης του «μορίου.

Ο συντελεστής καθίζησης είναι η ταχύτητα ανά μονάδα επιτάχυνσης, μετριέται σεΜονάδες Seedberg ; 1 μονάδα Svedberg ισούται με 10 _13 Με. Αριθμητική αξίαμικρόεξαρτάται από το μοριακό βάρος και το σχήμα των σωματιδίων και είναι μια τιμή χαρακτηριστική ενός δεδομένου μορίου ή υπερμοριακής δομής. Για παράδειγμα, ο συντελεστής καθίζησης της λυσοζύμης είναι 2,15μικρό; το catal aza έχει συντελεστή καθίζησης 11,35μικρό, υπομονάδες βακτηριακών ριβοσωμάτων - από 30 έως 50μικρό, και ευκαρυωτικές ριβοσωμικές υπομονάδες - από 40 έως 60S.

ΟπουΜ - μοριακό βάρος του μορίου,R - σταθερά αερίου,Τ - απόλυτη θερμοκρασία,μικρό- συντελεστής καθίζησης μορίου,ρε - συντελεστής διάχυσης του μορίου,v - μερικός ειδικός όγκος, ο οποίος μπορεί να θεωρηθεί ως ο όγκος που καταλαμβάνει ένα γραμμάριο διαλυμένης ουσίας, p - πυκνότητα του διαλύτη.

Μέθοδος ισορροπίας καθίζησης. Ο προσδιορισμός των μοριακών βαρών με αυτή τη μέθοδο πραγματοποιείται σε σχετικά χαμηλές ταχύτητες ρότορα, περίπου 7.000-8.000 σ.α.λ. -1 ώστε τα μόρια με μεγάλο μοριακό βάρος να μην κατακάθονται στον πυθμένα. Η υπερφυγοκέντρηση πραγματοποιείται έως ότου τα σωματίδια φτάσουν σε ισορροπία, η οποία δημιουργείται υπό την επίδραση των φυγόκεντρων δυνάμεων, αφενός, και των δυνάμεων διάχυσης, από την άλλη, δηλαδή μέχρι να σταματήσουν να κινούνται τα σωματίδια. Στη συνέχεια, από την προκύπτουσα βαθμίδα συγκέντρωσης, το μοριακό βάρος της ουσίας υπολογίζεται σύμφωνα με τον τύπο

ΟπουR - σταθερά αερίου,Τ - απόλυτη θερμοκρασία, ω - γωνιακή ταχύτητα, p - πυκνότητα διαλύτη,v - μερικός ειδικός όγκος,Με Χ ΚαιΜε 2 - συγκέντρωση διαλυμένης ουσίας σε αποστάσειςσολ σολ και ζ 2 από τον άξονα περιστροφής.

Το μειονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι για να επιτευχθεί ισορροπία καθίζησης χρειάζεται πολύς χρόνος - από αρκετές ημέρες έως αρκετές εβδομάδες με συνεχή λειτουργία της φυγόκεντρου.

Η μέθοδος προσέγγισης της ισορροπίας καθίζησης ήταν αναπτύχθηκε για να απαλλαγεί από τα μειονεκτήματα της προηγούμενης μεθόδου που σχετίζονται με το μεγάλο χρονικό διάστημα που απαιτείται για την «εδραίωση της ισορροπίας». Χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο, τα μοριακά βάρη μπορούν να προσδιοριστούν όταν το φυγοκεντρημένο διάλυμα βρίσκεται κοντά στην ισορροπία. Αρχικά, τα μακρομόρια κατανέμονται ομοιόμορφα σε ολόκληρο τον όγκο του αναλυτικού κυττάρου. Στη συνέχεια, καθώς προχωρά η φυγοκέντρηση, τα μόρια κατακάθονται και η πυκνότητα του διαλύματος στην περιοχή του μηνίσκου σταδιακά μειώνεται. Η αλλαγή στην πυκνότητα καταγράφεται προσεκτικά και, στη συνέχεια, μέσω πολύπλοκων υπολογισμών που περιλαμβάνουν μεγάλο αριθμό μεταβλητών, το μοριακό βάρος μιας δεδομένης ένωσης προσδιορίζεται χρησιμοποιώντας τους τύπους:

ΟπουR - σταθερά αερίου,Τ - απόλυτη θερμοκρασία,v - μερικός ειδικός όγκος, p - πυκνότητα διαλύτη,dcldr - βαθμίδα συγκέντρωσης μακρομορίου, g Μκαι ζ ρε- απόσταση από τον μηνίσκο και το κάτω μέρος του δοκιμαστικού σωλήνα, αντίστοιχα, s Μκαι με ρε- συγκέντρωση μακρομορίων στον μηνίσκο και στο κάτω μέρος του δοκιμαστικού σωλήνα, αντίστοιχα,Μ Μ ΚαιΜ R - Τιμές μοριακού βάρους που προσδιορίζονται από την κατανομή της συγκέντρωσης της ουσίας στον μηνίσκο και στον πυθμένα του δοκιμαστικού σωλήνα, αντίστοιχα.

2.8.2 Αξιολόγηση της καθαρότητας του φαρμάκου

Η αναλυτική υπερφυγοκέντρηση χρησιμοποιείται ευρέως για την αξιολόγηση της καθαρότητας του DNA, του ιού και των πρωτεϊνικών παρασκευασμάτων. Η καθαρότητα των παρασκευασμάτων είναι αναμφίβολα πολύ σημαντική σε περιπτώσεις που είναι απαραίτητος ο ακριβής προσδιορισμός του μοριακού βάρους ενός μορίου. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η ομοιογένεια ενός παρασκευάσματος μπορεί να κριθεί από τη φύση του ορίου καθίζησης, χρησιμοποιώντας τη μέθοδο προσδιορισμού του ρυθμού καθίζησης: ένα ομοιογενές παρασκεύασμα συνήθως δίνει ένα σαφώς καθορισμένο όριο. Οι ακαθαρσίες που υπάρχουν στο παρασκεύασμα εμφανίζονται ως πρόσθετη κορυφή ή ώμος. καθορίζουν επίσης την ασυμμετρία της κύριας κορυφής.

2.8.3 Μελέτη διαμορφωτικών αλλαγών σε μακρομόρια

Ένας άλλος τομέας εφαρμογής της αναλυτικής υπερφυγοκέντρησης είναι η μελέτη των διαμορφωτικών αλλαγών στα μακρομόρια. Ένα μόριο DNA, για παράδειγμα, μπορεί να είναι μονόκλωνο ή δίκλωνο, γραμμικό ή κυκλικό. Υπό την επίδραση διαφόρων ενώσεων ή σε υψηλές θερμοκρασίες, το DNA υφίσταται μια σειρά από αναστρέψιμες και μη αναστρέψιμες αλλαγές διαμόρφωσης, οι οποίες μπορούν να προσδιοριστούν από αλλαγές στον ρυθμό καθίζησης του δείγματος. Όσο πιο συμπαγές είναι το μόριο, τόσο χαμηλότερος είναι ο συντελεστής τριβής του στο διάλυμα και αντίστροφα: όσο λιγότερο συμπαγές είναι, τόσο μεγαλύτερος είναι ο συντελεστής τριβής και, επομένως, τόσο πιο αργά θα καθιζάνει. Έτσι, οι διαφορές στον ρυθμό καθίζησης ενός δείγματος πριν και μετά από διάφορες επιρροές σε αυτό καθιστούν δυνατό τον εντοπισμό διαμορφωτικών αλλαγών που συμβαίνουν στα μακρομόρια.

Σε αλλοστερικές πρωτεΐνες, όπως η ασπαρτική τρανσκαρβαμοϋλάση, συμβαίνουν αλλαγές διαμόρφωσης ως αποτέλεσμα της δέσμευσής τους στο υπόστρωμα και στους μικρούς υποκαταστάτες. Η διάσπαση της πρωτεΐνης σε υπομονάδες μπορεί να προκληθεί με την επεξεργασία της με ουσίες όπως η ουρία ή το παραχλωρομερκουρβενζοϊκό. Όλες αυτές οι αλλαγές μπορούν εύκολα να παρακολουθηθούν χρησιμοποιώντας αναλυτική υπερφυγοκέντρηση.

Φυγοκέντρηση- Διαχωρισμός ετερογενών συστημάτων (π.χ. υγρών - στερεών σωματιδίων) σε κλάσματα με βάση την πυκνότητα με χρήση φυγόκεντρων δυνάμεων. Οι συσκευές που χρησιμοποιούνται για το σκοπό αυτό ονομάζονται φυγόκεντροι. Το κύριο μέρος της φυγόκεντρου είναι ο ρότορας με τις φωλιές για τους φυγοκεντρικούς σωλήνες που είναι τοποθετημένοι σε αυτόν. Ο ρότορας περιστρέφεται με υψηλή ταχύτητα, με αποτέλεσμα να δημιουργούνται σημαντικές φυγόκεντρες δυνάμεις, υπό την επίδραση των οποίων διαχωρίζονται μηχανικά μείγματα, για παράδειγμα, καθιζάνουν σωματίδια που αιωρούνται στο υγρό.

Η φυγοκέντρηση χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό του ιζήματος από ένα διάλυμα, για τον διαχωρισμό των μολυσμένων υγρών και πραγματοποιείται επίσης φυγοκέντρηση των γαλακτωμάτων (για παράδειγμα, διαχωρισμός γάλακτος). Η φυγοκέντρηση του σκυροδέματος χρησιμοποιείται για την αύξηση της αντοχής του. Στα κλινικά και υγειονομικά εργαστήρια, η φυγοκέντρηση χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό των ερυθρών αιμοσφαιρίων από το πλάσμα του αίματος, των θρόμβων αίματος από τον ορό, των πυκνών σωματιδίων από το υγρό μέρος των ούρων κ.λπ.

Χαρακτηριστικά σχεδιασμού φυγοκεντρητώνσυνίστανται στη μέθοδο προσάρτησης στον άξονα του τυμπάνου και στη χωρική του θέση. Όλα τα σχέδια πρέπει να διασφαλίζουν, πρώτα απ 'όλα, καλή σταθερότητα του ρότορα της φυγοκέντρησης. Δεδομένου ότι ο άξονας οδηγεί μια μεγάλη μάζα, πρέπει να είναι ιδιαίτερα σταθερός. Η ταχύτητα περιστροφής του άξονα δεν πρέπει να είναι ίση με την κρίσιμη ταχύτητα περιστροφής του, αλλά πρέπει να είναι μεγαλύτερη ή μικρότερη από αυτήν. Στην πρώτη περίπτωση, ο άξονας ονομάζεται εύκαμπτος, στη δεύτερη, άκαμπτος.

Προπαρασκευαστική φυγοκέντρηση- πραγματοποιείται με στόχο τη λήψη ορισμένων συστατικών από βιολογικό υλικό για περαιτέρω βιοχημική ανάλυση. Τέτοια συστατικά μπορεί να είναι τα κύτταρα, τα οργανίδια τους (μιτοχόνδρια, ριβοσώματα, πυρήνες κ.λπ.) και μακρομόρια (πρωτεΐνες, DNA κ.λπ.).

Αναλυτική φυγοκέντρηση- πραγματοποιείται για τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών ενός ομοιογενούς υλικού, για παράδειγμα, μακρομορίων. Το υλικό φυγοκεντρείται, με αποτέλεσμα την κατακρήμνιση σωματιδίων υπό τον έλεγχο οπτικών συστημάτων. Σε αυτή την περίπτωση, είναι δυνατό να προσδιοριστεί η ομοιογένεια, το μοριακό βάρος και η δομή τους, καθώς το σχήμα και η μάζα των σωματιδίων επηρεάζουν τον ρυθμό εναπόθεσης. Εκτελώντας υπολογισμούς χρησιμοποιώντας τυπικούς τύπους, είναι δυνατός ο υπολογισμός αυτών των παραμέτρων και η κατάρτιση των χαρακτηριστικών του υπό μελέτη υλικού.

Υπερφυγόκεντρος- συσκευή διαχωρισμού σωματιδίων μικρότερων από 100 nm (κολλοειδή, υποκυτταρικά σωματίδια, μακρομόρια πρωτεϊνών, νουκλεϊκά οξέα, λιπίδια, πολυσακχαρίτες, συνθετικά πολυμερή κ.λπ.), αιωρούμενα ή διαλυμένα σε υγρό. Αυτό επιτυγχάνεται με την περιστροφή του ρότορα, που δημιουργεί ένα φυγόκεντρο πεδίο με επιτάχυνση πολλές τάξεις μεγέθους μεγαλύτερη από την επιτάχυνση της βαρύτητας.

Αναλυτικόςυπερφυγοκέντρησηχρησιμοποιείται για τη μελέτη της ομοιογένειας (καθαρότητας) παρασκευασμάτων βιοπολυμερών (πρωτεΐνες, νουκλεϊκά οξέα, πολυσακχαρίτες), καθώς και για τον προσδιορισμό των σταθερών καθίζησης, του μοριακού βάρους, των σταθερών συσχέτισης και των μεγεθών των μακρομορίων. Η υπερφυγοκέντρηση χρησιμοποιείται στην ιατρική για κλινική διάγνωση, για την παρασκευή υποκατάστατων αίματος κ.λπ.

Η προπαρασκευαστική φυγοκέντρηση είναι μία από τις μεθόδους απομόνωσης βιολογικού υλικού για μετέπειτα βιοχημική έρευνα. Σας επιτρέπει να απομονώσετε έναν σημαντικό αριθμό κυτταρικών σωματιδίων για μια ολοκληρωμένη μελέτη της βιολογικής δραστηριότητας, της δομής και της μορφολογίας τους. Η μέθοδος είναι επίσης εφαρμόσιμη για την απομόνωση βασικών βιολογικών μακρομορίων. Πεδίο χρήσης: ιατρική, χημική και βιοχημική έρευνα.

Ταξινόμηση προπαρασκευαστικών μεθόδων φυγοκέντρησης

Η προπαρασκευαστική φυγοκέντρηση πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας μία από τις ακόλουθες μεθόδους:

• Ισοπυκνική. Μπορεί να πραγματοποιηθεί με κλίση πυκνότητας ή με τον συνήθη τρόπο. Στην πρώτη περίπτωση, το επεξεργασμένο υλικό επιστρώνεται στην επιφάνεια ενός ρυθμιστικού διαλύματος με συνεχή κλίση πυκνότητας και φυγοκεντρείται έως ότου τα σωματίδια διαχωριστούν σε ζώνες. Στη δεύτερη περίπτωση, το υπό μελέτη μέσο φυγοκεντρείται έως ότου σχηματιστεί ένα ίζημα σωματιδίων με υψηλό μοριακό βάρος, μετά το οποίο τα υπό μελέτη σωματίδια απομονώνονται από το προκύπτον υπόλειμμα.
• Ισορροπία. Εκτελείται σε βαθμίδα πυκνότητας αλάτων βαρέων μετάλλων. Η φυγοκέντρηση σάς επιτρέπει να καθορίσετε την κατανομή ισορροπίας της συγκέντρωσης της διαλυμένης υπό δοκιμή ουσίας. Στη συνέχεια, υπό την επίδραση φυγόκεντρων δυνάμεων επιτάχυνσης, τα σωματίδια του μέσου συλλέγονται σε ξεχωριστή ζώνη του δοκιμαστικού σωλήνα.

Η βέλτιστη μεθοδολογία επιλέγεται λαμβάνοντας υπόψη τους στόχους και τα χαρακτηριστικά του περιβάλλοντος που μελετάται.

Ταξινόμηση προπαρασκευαστικών εργαστηριακών φυγοκεντρητών

Ανάλογα με τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού και τα λειτουργικά χαρακτηριστικά, οι προπαρασκευαστικές φυγόκεντρες μπορούν να χωριστούν σε 3 κύριες ομάδες:

Γενικού σκοπού. Μέγιστη ταχύτητα – 8.000 rpm με σχετική φυγόκεντρη επιτάχυνση έως 6.000 g. Οι εργαστηριακές φυγόκεντρες γενικής χρήσης είναι εξοπλισμένες με γωνιακούς ρότορες ή ρότορες με κρεμαστά δοχεία για την αποθήκευση βιολογικού υλικού. Χαρακτηρίζονται από μεγάλη χωρητικότητα από 4 dm 3 έως 6 dm 3, η οποία επιτρέπει τη χρήση τυπικών σωλήνων φυγοκέντρησης με όγκο 10-100 dm 3 και δοχείων χωρητικότητας όχι μεγαλύτερης από 1,25 dm 3. Λόγω των ιδιαιτεροτήτων της στερέωσης του ρότορα στον άξονα μετάδοσης κίνησης, οι σωλήνες ή τα δοχεία πρέπει να είναι ισορροπημένα και να διαφέρουν σε βάρος κατά 0,25 g κατ' ανώτατο όριο. Δεν επιτρέπεται η λειτουργία της φυγόκεντρου με περιττό αριθμό σωλήνων. Όταν ο ρότορας είναι μερικώς φορτωμένος, τα δοχεία με το μέσο δοκιμής θα πρέπει να τοποθετούνται συμμετρικά το ένα ως προς το άλλο, διασφαλίζοντας έτσι την ομοιόμορφη κατανομή τους σε σχέση με τον άξονα περιστροφής του ρότορα.

• Εξπρές. Μέγιστη ταχύτητα – 25.000 rpm με σχετική φυγόκεντρη επιτάχυνση έως 89.000 g. Για την αποφυγή θέρμανσης λόγω δυνάμεων τριβής που προκύπτουν κατά την περιστροφή του ρότορα, ο θάλαμος εργασίας είναι εξοπλισμένος με σύστημα ψύξης. Είναι εξοπλισμένα με γωνιακούς ρότορες ή ρότορες με κρεμαστά δοχεία για την τοποθέτηση βιολογικού υλικού. Ικανότητα προπαρασκευαστικού υψηλής ταχύτητας
  φυγόκεντροι – 1,5 dm 3 .
• Υπερφυγοκέντρηση. Μέγιστη ταχύτητα – 75.000 rpm με σχετική φυγόκεντρη επιτάχυνση έως 510.000 g. Για να αποφευχθεί η θέρμανση λόγω των δυνάμεων τριβής που προκύπτουν κατά την περιστροφή του ρότορα, είναι εξοπλισμένα με σύστημα ψύξης και μονάδα κενού. Οι ρότορες υπερφυγοκέντρου είναι κατασκευασμένοι από εξαιρετικά ισχυρά κράματα τιτανίου ή αλουμινίου. Για τη μείωση των κραδασμών λόγω ανομοιόμορφης πλήρωσης, οι ρότορες διαθέτουν εύκαμπτο άξονα.

Μια χωριστή κατηγορία θα πρέπει να περιλαμβάνει προπαρασκευαστικές φυγόκεντρες ειδικού σκοπού που έχουν σχεδιαστεί για τη διεξαγωγή ορισμένων τύπων έρευνας και την επίλυση συγκεκριμένων προβλημάτων. Αυτή η ομάδα περιλαμβάνει φυγοκεντρητές με μανδύες θέρμανσης, φυγοκεντρητές ψύξης και άλλο παρόμοιο εξοπλισμό.

Χαρακτηριστικά του σχεδιασμού του ρότορα σε προπαρασκευαστικές φυγόκεντρες

Οι προπαρασκευαστικές φυγόκεντρες είναι εξοπλισμένες με γωνιακούς ή οριζόντιους ρότορες:

Γωνιακοί ρότορες - οι δοκιμαστικοί σωλήνες βρίσκονται σε γωνία 20-35° ως προς τον άξονα περιστροφής κατά τη λειτουργία της φυγοκέντρησης. Η απόσταση που διανύουν τα σωματίδια στο αντίστοιχο τοίχωμα του δοκιμαστικού σωλήνα είναι μικρή και επομένως η καθίζηση τους γίνεται αρκετά γρήγορα. Λόγω των ρευμάτων μεταφοράς που εμφανίζονται κατά τη φυγοκέντρηση, οι ρότορες σταθερής γωνίας χρησιμοποιούνται σπάνια για τον διαχωρισμό σωματιδίων των οποίων το μέγεθος και οι ιδιότητες προκαλούν σημαντικές διαφορές στους ρυθμούς καθίζησης. Οριζόντιοι ρότορες - οι σωλήνες αυτού του τύπου ρότορα είναι τοποθετημένοι κάθετα. Κατά τη διαδικασία περιστροφής, υπό την επίδραση της φυγόκεντρης δύναμης, τα δοχεία με το επεξεργασμένο υλικό μετακινούνται σε οριζόντια θέση. Αυτά τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού και λειτουργίας καθιστούν δυνατή τη μείωση των φαινομένων μεταφοράς, έτσι οι ρότορες αυτού του τύπου είναι οι βέλτιστοι για το διαχωρισμό σωματιδίων με διαφορετικούς ρυθμούς καθίζησης. Η χρήση τομεακών σωλήνων επιτρέπει επιπλέον μείωση των επιπτώσεων των φαινομένων στροβιλισμού και μεταφοράς.

Ο τύπος του ρότορα καθορίζει το εύρος χρήσης του εξοπλισμού. Η δυνατότητα αλλαγής του ρότορα σάς επιτρέπει να χρησιμοποιείτε το ίδιο μοντέλο φυγόκεντρου για την επίλυση διαφόρων προβλημάτων. Οι ιατρικές φυγόκεντρες για το εργαστήριο Centurion διατίθενται σε επιδαπέδια ή επιτραπέζια έκδοση, γεγονός που καθιστά δυνατή τη χρήση του εξοπλισμού σε οποιοδήποτε δωμάτιο, ανεξάρτητα από τον διαθέσιμο χώρο.