超速离心机技术原理与操作维护注意事项

超速离心计技术原理与操作保护注意事项Abstract：TakingtheOptimaXPN-100ultracentrifugeofBeckmanCoulterCo.，Ltdasanexemplar，thispapermainlydiscussesthecentrifugetechnologyrelatedtotheultracentrifuge，theselectionfactorsoftherotatingheadandthecontainer，andthemattersneedingattentioninroutineuseandmaintenance.Forcentrifugemanagersandlaboratorypersonneltoprovideausefulreferencetoensurethenormaluseoflaboratorycentrifugesandimprovetheefficiencyoftheuseofcentrifuges.Keywords：ultracentrifuge；centrifugetechnology；operation；maintenance前言超速离心计是经过驱动转头高速旋转产生的离心力场对样品中不同样沉降系数或浮力密度值的混杂物质进行快速分别、浓缩和提纯的特意设备，最高转速不低于30，000rpm。超速离心技术广泛应用于大分子、细胞、细胞器等的分别、纯化，是生物化学和分子生物学不行缺乏的技术手段。在现代科学研究中，超速离心分别技术日益重要。超速离心分别技术原理超速离心分别技术在应用上可分为制备型超速离心和解析型超速离心两大类。此中制备型超速离心是浓缩与纯化各种颗粒的最常用方法，而依据相对离心力与被离心物质间的互相作用方式不同样，超速离心法可分为差速离心法和密度梯度离心法。以贝克曼库尔特有限公司的OptimaXPN-100的制备型超速离心计为例，其应用范围主要有病毒及亚细胞组份分别，蛋白梯度解析，脂蛋白分别，RNA梯度积淀，质粒DNA提纯，外泌体纯化与解析等。以下将重视阐述制备型超速离心技术的应用原理。1.1差速沉降离心差速沉降离心利用离心样品组分中各颗粒的大小和密度不同样而存在沉降速度的差别，经一准时间的相对离心力作用，各颗粒先后沉降以达到分别纯化的目的，被广泛应用于样品的粗提纯和浓缩。待分其余颗粒间的沉降系数差值需足够大（一般为1到几个数目级），不然分離收效不好。离心过程中，样品将分别为两部分，即积淀物和上清液。拿出上清液后，可加大转速对上清液进行再离心，进而再次获取积淀和上清液。这样多次离心办理，可达成样品中不同样颗粒的分别。此法要注意掌握好离心时间和离心力，时间过长或相对离心力过多半会造成杂质颗粒沉降下来，影响分别收效，别的，积淀于管底的颗粒简单受挤压而变性失活。所获取的积淀中会有其余颗粒，不能够一次获取纯颗粒，需对积淀进行多次再悬浮和再离心，才能获取较纯的颗粒。差速沉降离心法被广泛应用于各种生物样品，如血清、血浆、细胞培育液、尿液、唾液和脑脊液等的解析，是目前外泌体分别方法的“金标准”。1.2密度梯度离心密度梯度离心是把样品颗粒加入到有密度梯度的惰性介质液（如氯化铯、蔗糖等）中，利用颗粒与介质的密度值不同样，在必然的相对离心力作用下，使样品中不同样种类颗粒分别集中到梯度介质中某些特定地址上，最后获取不同样的区带，进而能够从不同样的区带中分别采集到纯度高的各种颗粒。本法适用于沉降系数相差不大的颗粒的分别。若是沉降系数值相差一个数目级以上，一般用差速离心法就可以知足分别需要。密度梯度离心可一次获取较纯的颗粒，适应范围也较广，既能像差速离心法同样分别拥有沉降系数差的颗粒，又能分别拥有必然密度差的颗粒，颗粒也能保持活性，不会挤压变形。同时，密度梯度离心中惰性梯度介质对流性差，进而能够防备分别后的各区带间互相混杂。但此法需要制备惰性梯度介质溶液，离心时间一般较长，操作也相对复杂。1.2.1速率区带离心（差速区带离心法）用于大小、形状不同样而密度周边的样品颗粒（即存在必然的沉降系数差）的分别。先将介质液加入离心管，形成一个连续的自上而下渐渐增大的密度梯度系列层，再将样品颗粒加在梯度介质液面上，介质液常用蔗糖、甘油和Ficoll等，其最大密度一般小于样品中各组份的密度。在一准时间的相对离心力作用下，颗粒各自以不同样的速度沉降，最后在梯度介质液形成依据沉降系数大小由下至上的区带。颗粒的沉降系数越大，向下沉降越快，体现的区带也越凑近管底部。此法重点在于精确设定离心时间，应在各区带间距离达到最大时立刻停止离心，不能够高出沉降最快的大颗粒到达管底的时间，不然将造成样品中密度值周边而沉降系数相远的颗粒集中在同一区带内，进而影响分别纯化收效。1.2.2等密度离心本法是使样品中密度不同样的各种颗粒分别集中在相应密度的梯度介质液中，进而获取分别纯化。此法离心收效与颗粒的大小、形状没关，仅与密度值有关，颗粒间密度差值越大，分别收效越好。离心时间宜长不宜短，平时大于速率区带离心法。离心样品可加到密度梯度介质液的任何地址，在相对离心力的作用下，因为密度值的不同样，样品颗粒在介质液中将向下或向上分别，当颗粒到达地址的介质液的密度与颗粒的浮力密度相等时，颗粒受力达到平衡，便在此处形成富集条带。介质液有氯化铯、蔗糖、甘油以及Percoll等，可采纳连续梯度，也可是不连续梯度。采纳连续梯度时，密度梯度介质液密度范围应包含所要分其余各种颗粒的密度；采纳不连续梯度时，先将样品中的较重的颗粒在能够知足的离心条件下早先分别除去，再把含有所需颗粒的上清部分置于拥有相等密度的不连续梯度介质中离心沉降，密度值低于介质的颗粒将上调而被除去。等密度离心适用于分别整细胞、亚细胞组分、核酸、蛋白复合体以及病毒等。离心转头和容器的选择离心计最常配置的转头是固定角转头和水平转头，比方，OptimaXPN-100超速离心计固定角转头包含Type19Ti、Type25Ti、Type45Ti、Type70Ti、Type90Ti、Type100Ti等10个型号，对应最高转速从19，000rpm到100，000rpm，水平转头则有SW28Ti、SW32Ti、SW41Ti、SW60Ti等8个型号，对应最高转速从28，000rpm到60，000rpm，其余还有垂直转头、近垂直转头、连续流/区带转优等可供选择。转头的选择主要依据实验对离心技术的需求。固定角转头离心管与转子的转轴之间有必然的角度（平时在14°-45°），采纳固定角转头以差速沉降离心分别沉降速度有显然差别的样品最有效。水平转头在转头静止时，处于转头中的离心管中心线与旋转轴平行，转头旋转时，离心管中心线由平行地址渐渐过渡到与旋转轴垂直。使用水平转头时，颗粒搬动距离长，相应的离心时间也较长。样品做速率区带离心（差速区带离心）精选水平转头，等密度离心则两种转头都可选择。垂直转头的离心管垂直插入转头孔内，在离心过程中一直与旋转轴平行，此种转头中样品颗粒搬动距离短，相应离心时间也短，主要用于样品在短时间做等密度离心。超速离心计有各种式样的离心容器可供选择，包含一些特其余离心管，如指封管（OptiSeal）、圆锥形密封管（Konical）、高离心力管g-max）和快封管（Quick-Seal）等。离心容器的选择，除要考虑离心容器的式样、容量外，还需要考虑离心管材质与样品和溶剂的兼容性。常用离心容器的材质有聚丙烯（Polypropylene，PP）、聚丙烯和聚乙烯聚合物（Polyallomer，PA）、聚碳酸酯（Polycarbonate，PC）、超净（Ultra-Clear，UC）、聚乙烯（Polyethylene，PE）、丙酸纤维素CellulosePropionate，CP）、不锈钢（StainlessSteel，SS）。各种材质的离心容器化学耐受性、物理性质及其适用的消毒灭菌方法详见表1和表2。操作与保护中应注意事项OptimaXPN-100超速离心计最高转速可达100，000rpm，最大相对离心力为802，400×g，温度设定范围为0-40℃。在操作和保护过程中，需要注意以下事项：（1）生命科学、医学领域要离心的样品经常要求低温，为防备因离心过程中设备温度降落较慢而使得样品活性有所破坏，转头与吊管可提前放冰箱预冷，使用时再拿出。（2）样品必然要配平，可两两配平（需要精确到千分之一克），对称放置转头或吊管内，放入样品前检查转头或吊管，保证无异物和液体。（3）水平转头的吊管要对号入坐，所有挂上，并检查可否挂好。（4）安装转头前，要保证离心腔体无异物和液体；安装转头时，应垂直放在离心轴上，转头的盖子要拧紧。（5）仪器运行后，操作者要等到所设转速或相对离心力达到设定值，而且趋于牢固及运行正常时才能够走开，同时也要随时察看仪器运行状况。（6）使用达成，拿出转头并擦试清洁干净，置于干燥通风处；为让水汽蒸发，不要立刻关闭离心计腔体盖，待腔体恢复近似室温，用干净干毛巾擦干腔体，再拉上盖子。（7）不同样型号的转头、离心管和吊管等配件要严格依据相应的操作说明使用，不能够混用错配。（8）搬动转头时，注意防备转头底部的转速鉴别花盘划花，若是有磨损可能造成转速上不去，此时应实时更换。（9）如