Обороты в минуту (об/мин) — это критический параметр центрифугирования, показывающий, насколько быстро вращается ротор центрифуги. Диапазон скоростей может варьироваться от 300 до 20 000 об/мин при использовании высокоскоростной центрифуги или даже до 150 000 об/мин при использовании ультрацентрифуги.

Число оборотов в минуту напрямую влияет на создаваемую центробежную силу, которая, в свою очередь, влияет на процесс разделения компонентов внутри образца. Понимание и правильное применение RPM имеет важное значение для достижения точных и надежных результатов в различных лабораторных приложениях.

Значение частоты вращения при центрифугировании

Генерация центробежной силы:

Основная функция центрифуги — создание центробежной силы для разделения частиц в смеси в зависимости от их плотности. Эта сила является функцией скорости ротора (об/мин) и радиуса ротора.

Более высокие обороты создают большие центробежные силы, которые могут эффективно разделять более мелкие или более тесно связанные частицы. И наоборот, более низкие обороты создают меньшую силу, подходящую для разделения более крупных или более разнородных частиц.

Разделение образца:

Разные биологические образцы требуют разных центробежных сил для эффективного разделения. Например, разделение клеточных компонентов, таких как ядра, митохондрии и микросомы, требует определенных настроек скорости вращения для достижения оптимального разделения без повреждения образца.

Настройки частоты вращения должны быть адаптированы к конкретному применению и типу пробы, чтобы обеспечить эффективное и действенное разделение.

Расчет относительной центробежной силы (RCF)

Хотя число оборотов в минуту является важнейшим показателем, фактическую силу, испытываемую образцом, более точно представляет относительная центробежная сила (RCF), измеряемая в единицах силы тяжести (г). RCF зависит как от частоты вращения, так и от радиуса ротора (r, в сантиметрах). Связь задается формулой:

RCF=1,118×10−5×�×(об/мин)2RCF=1,118×10−5×r×(об/мин)2

Эта формула помогает преобразовать число оборотов в минуту в RCF, что позволяет лучше сравнивать и воспроизводить экспериментальные условия на разных центрифугах.

Выбор правильного числа оборотов в минуту

Число оборотов в минуту для конкретного приложения:

Разделение крови. Для разделения компонентов крови центрифуга обычно работает со скоростью от 1000 до 2000 об/мин. Такая скорость эффективно отделяет плазму или сыворотку от клеток крови, не вызывая гемолиза.

Клеточная культура. Для сбора клеток из культуры обычно используются скорости от 500 до 1500 об/мин для аккуратного осаждения клеток, не повреждая их.

Экстракция ДНК/РНК: для осаждения нуклеиновых кислот из растворов часто используются скорости от 10 000 до 15 000 об/мин, что обеспечивает эффективное осаждение небольших фрагментов ДНК/РНК.

Тип ротора и объем пробы:

Различные роторы (с фиксированным углом, поворотный бакет) и размеры трубок влияют на соответствующую настройку частоты вращения. Роторы с фиксированным углом часто работают на более высоких скоростях, тогда как бакетные роторы, используемые для градиентного разделения, могут работать на более низких скоростях.

Объем выборки также влияет на выбор частоты вращения. Большие объемы требуют более низких скоростей, чтобы предотвратить поломку трубок и обеспечить эффективное разделение.

Скорость вращения в зависимости от времени и температуры

Время центрифугирования:

Продолжительность центрифугирования обратно пропорциональна скорости вращения. Более высокие скорости обычно сокращают время, необходимое для эффективного разделения. Однако чрезмерное время центрифугирования при высоких оборотах может повредить чувствительные образцы.

Оптимизация частоты вращения и времени обеспечивает эффективное разделение при сохранении целостности пробы.

Контроль температуры:

Высокоскоростное центрифугирование выделяет тепло, которое может повлиять на чувствительные к температуре образцы. Охлаждаемые центрифуги используются для поддержания низких температур во время высокоскоростных анализов, предотвращая деградацию проб.

Баланс между частотой вращения, временем и температурой имеет решающее значение для поддержания качества пробы.

Соображения безопасности

Балансировка ротора:

Несбалансированные роторы могут вызывать вибрации, приводящие к повреждению оборудования и неточному разделению. Всегда балансируйте пробирки, размещая их в роторе симметрично.

Ограничения по числу оборотов:

Соблюдайте максимальные значения частоты вращения как центрифуги, так и ротора, чтобы предотвратить механические неисправности или несчастные случаи. Всегда обращайтесь к спецификациям производителя.

 Число оборотов в минуту является фундаментальным параметром центрифугирования, влияющим на центробежную силу, приложенную к пробам, и тем самым влияющую на эффективность и точность процессов разделения. Понимание взаимосвязи между RPM, RCF и конкретными приложениями имеет решающее значение для оптимизации использования центрифуг в лаборатории. Тщательно выбирая и контролируя частоту вращения, время и температуру, исследователи и технические специалисты могут добиться надежных и воспроизводимых результатов, гарантируя целостность и качество своих образцов.