Sikker brug af centrifuger
Centrifugering er en teknik, der hjælper med at adskille blandinger ved at anvende centrifugalkraft. En centrifuge er en enhed, der normalt drives af en elektrisk motor, som sætter et objekt, f.eks. en rotor, i en roterende bevægelse omkring en fast akse.
042-300 91 30
Har du nogle spørgsmål? Ring til kundeservice
Centrifugering er en teknik, der hjælper med at adskille blandinger ved at anvende centrifugalkraft. En centrifuge er en anordning, som regel drevet af en elektrisk motor, der sætter et objekt, f.eks. en rotor, i en roterende bevægelse omkring en fast akse.
En centrifuge fungerer ved hjælp af sedimenteringsprincippet: Under påvirkning af tyngdekraften (g-kraft) adskilles stoffer i henhold til deres massefylde. Der kendes forskellige typer separation, herunder isopyknisk, ultrafiltrering, densitetsgradient, faseseparation og pelletering.
Pelletering er den mest almindelige anvendelse af centrifuger. Her koncentreres partiklerne som en pellet i bunden af centrifugerøret og adskilles fra den resterende opløsning, kaldet supernatant. Under faseseparation omdannes kemikalier fra en matrix eller et vandigt medium til et opløsningsmiddel (til yderligere kemisk eller molekylærbiologisk analyse). Ved ultrafiltrering renses, adskilles og koncentreres makromolekyler ved hjælp af en membran. Isocyklisk centrifugering udføres ved hjælp af en “selvgenererende” densitetsgradient, der etableres gennem ligevægtssedimentering. Denne metode koncentrerer analysens tændstikker med dem i den omgivende opløsning. Protokoller for centrifugering specificerer typisk den relative centrifugalkraft (rcf) og graden af acceleration i multipla af g (g-kraft). Det er ret upræcist at arbejde med rotationshastigheden, f.eks. omdrejninger pr. minut (rpm).
Vigtige definitioner
Generelt specificerer applikationer til centrifugering graden af acceleration, der skal påføres prøven, i stedet for at specificere en specifik rotationshastighed som f.eks. omdrejninger pr. minut. Accelerationen angives typisk i tyngdekraft [× g] (eller multipla af x g eller g-kraft), standardværdien for acceleration på grund af tyngdekraften ved jordens overflade (9,81 m/s2). Sondringen mellem rpm og rcf er vigtig, da to rotorer med forskellige diametre, der kører med samme omdrejningshastighed (rpm), vil resultere i forskellige accelerationer (rcf).
Hvorfor?
Da rotorens bevægelse er cirkulær, beregnes accelerationskraften som produktet af radius og kvadratet af vinkelhastigheden. Historisk kendt som “relativ centrifugalkraft” (rcf) er dette målingen af den acceleration, der påføres en prøve i en cirkulær bevægelse. Denne proces måles i enheder af tyngdekraft (× g).Eksempel
| Rotor A | Rotor B | ||
|---|---|---|---|
| Hastighed | 14.000 omdrejninger pr. minut | 14.000 omdrejninger pr. minut | |
| Radius | 5,98 cm | 9,50 cm | |
| Tyngdekraft | 13,100 × g | 20,817 × g |
*ved hjælp af ovenstående formel
Når man bruger rotorer med forskellige radier til centrifugering, skal man som nævnt bruge den samme rcf (g-kraft).
Begge centrifuger kan centrifugere en rotor med 1,5/2 mL rør ved samme hastighed (14.000 o/min), men den acceleration, der påføres prøverne, er meget forskellig: 13.100 × g mod 20.817 × g, hvilket resulterer i forskellige resultater. For at gøre livet lettere og for bedre at kunne gengive data har nogle centrifuger knapper direkte på betjeningspanelet til automatisk konvertering mellem rpm og rcf. Hvis din centrifuge ikke har en rpm-rcf-konverter, kan du bruge formlen, rpm-rcf-konverteren, der findes på centrifugeleverandørernes hjemmesider, eller et nomogram til konvertering. K-faktoren er en parameter for sedimentationsafstanden i et reagensglas. Denne faktor kaldes også clearing factor og repræsenterer den relative pelleteringseffektivitet for et centrifugeringssystem ved maksimal rotationshastighed. Generelt bruges k-faktorværdien til at estimere den tid, t (i timer), der kræves for fuldstændig sedimentering af en prøvefraktion med en kendt sedimenteringskoefficient målt i s (svedberg).
En lille k-faktor repræsenterer en hurtigere adskillelse. Værdien af k-faktoren bestemmes primært af rotordiameteren. Sammenlignet med rpm/rcf er brugen af k-faktoren blevet mindre vigtig for generelle centrifugeringsprocesser. Især ved ultracentrifugering er k-faktoren stadig relevant.
Sådan vælger du den rigtige centrifuge til din applikation
Hvis du følger en given protokol, skal du sørge for at bruge den samme type rotor og anvende den givne relative centrifugalkraft (rcf) samt den samme temperatur og køretid. Generelt skal følgende hovedparametre fastlægges for at få en vellykket centrifugeringskørsel: A: Type af prøve B: Valg af fartøj C: Type af centrifuge D: Type af rotor E: Bestemmelse af den ønskede relative centrifugalkraft F: Defineret temperatur under centrifugeringRotorer med fast vinkel eller swing-bucket
De mest almindelige rotorer i laboratoriecentrifugering er enten rotorer med fast vinkel eller rotorer med svingspand. Kun få anvendelser kræver specielle rotorer som f.eks. gennemstrømningsrotorer, tromlerotorer og lignende. Gennemstrømningsrotorer muliggør kontinuerlig opsamling af bundfald. Disse systemer bruges f.eks. i høstfermentorer eller til juiceproduktion i fødevareindustrien. Specielt tilpassede versioner, der er optimeret til den specifikke anvendelse, er nødvendige.
Rotor med fast vinkel
Den åbenlyse fordel er manglen på bevægelige dele i rotoren. Dette resulterer i lavere metalspænding (længere levetid), en højere maksimal g-kraft er mulig, og for mange anvendelser kan der opnås hurtigere centrifugeringstider. Den begrænsede kapacitet (mindre fleksibilitet) ved rotoren med fast vinkel er den eneste ulempe. Pellets position afhænger i høj grad af rørets vinkel, den er placeret fra siden til bunden af røret, når det drejer rundt. De fleste rotorer har en vinkel på 45° for rørene. Jo større vinkel på rørene, jo strammere bliver pelleten. Mindre rotorvinkler resulterer i mere spredte pilleområder.

Rotor med svingende skovl
Denne type rotor er meget fleksibel til brug af forskellige rørformater, herunder plader i SBS-format, baseret på en bred vifte af adaptersystemer og en høj prøvekapacitet. De bevægelige dele af svingskovlen resulterer i øget metalspænding for rotoren og skovlene, da skovlens vægt belaster de to drejetappe og riller. Sammenlignet med en rotor med fast vinkel er en swing-bucket-rotor derfor begrænset til en lavere maksimal g-kraft, hvilket fører til længere centrifugeringstider. Baseret på swing-bucket-princippet er pelleten placeret i bunden af røret (horisontal position af røret under kørslen). Brugerens opsamling er lettere sammenlignet med pellets, der er placeret på siden af røret.
Centrifugen
Gulvstående centrifuger
Gulvstående centrifuger frigør bænkplads, men har brug for mindst en kvadratmeter gulvplads i laboratoriet. De er et godt valg til højhastigheds- eller højkapacitetsprotokoller. Blandt de gulvstående centrifuger kan man vælge mellem ultracentrifuger, superhastighedscentrifuger og lavhastighedscentrifuger. En ultracentrifuge er en enhed til usædvanlig høj hastighed. Disse nedkølede centrifuger har et evakueret kammer, der muliggør en rotationshastighed på op til 150.000 o/min. G-kraften er ca. 300.000 til 1.000.000 × g. Det er nødvendigt med særlige beholdere, der placeres i rotoren eller fastgøres til en særlig rotor. Når der er brug for g-krafter på 40.000 til 60.000 × g, skal der bruges gulvstående centrifuger med superhastighed. Gulvstående enheder med lav hastighed bruges generelt til applikationer som cellekultur eller blod med mindre end 10.000 rcf som den maksimale g-kraft.
Bænkcentrifuger
Bænkcentrifuger fås i forskellige størrelser:
- Mikrocentrifuger
- Centrifuger til flere formål







