Centrifugen fungerer efter sedimenteringsprincippet. Under påvirkning af g-kraften adskilles prøven afhængigt af bestanddelenes massefylde. Der findes flere typer af kendte separationsprocesser. For at nævne nogle få er der ultrafiltrering, faseseparation og pelletering (se figur 1).

Figur 1 Dannelse af pellets efter centrifugering

Pelletering er den mest almindelige anvendelse. Ved denne form for centrifugering danner partiklerne en pellet i bunden af dit centrifugerør, og den væske, der er tilbage, kaldes supernatant. I separationsfasen omdannes kemikalierne fra en matrix/et vandigt medie til en opløsning. Under ultrafiltrering renses og adskilles makromolekyler ved hjælp af et filter. adskilt. Isocyklisk centrifugering fungerer ved at danne en gradation af densitet gennem ligevægtssedimentering. Centrifugeringsprotokoller tager normalt hensyn til rcf (relativ centrifugalkraft) og graden af acceleration i multipla af g (g-kraft). At bruge rpm (omdrejninger pr. minut) er meget upræcist.

Vigtige definitioner

2). Forskellen mellem rpm og rcf er betydelig, da to rotorer med forskellige diametre, men med samme rpm, vil give anledning til to forskellige rcf.

Figur 2 Beregning af rcf

Hvad er årsagen til dette?

Da rotorens bevægelse er cirkulær, beregnes accelerationskraften (× g) som et produkt af radius og kvadratet af hastighedsvinklen. Resultatet af denne ligning er det, der historisk set er blevet kaldt rcf “relativ centrifugalkraft”.

Eksempel (beregning i henhold til figur 2)

Begge centrifuger kan centrifugere med en rotor med rør, der indeholder 1,5/2 mL, ved samme hastighed (14.000 o/min), men accelerationen er forskellig 13.100 × g versus 20.817 × g. Det giver anledning til forskellige resultater. For at gøre det nemmere har mange centrifuger en knap, der direkte kan konvertere rpm til rcf og omvendt. Hvis din centrifuge ikke har denne automatiske knap, kan den beregnes ved hjælp af ovenstående formel. K-faktoren er en parameter for afstanden til sedimentering i et rør. Denne faktor kaldes også oprydningsfaktoren og repræsenterer den relative effektivitet af pelletdannelse ved maksimal rotationshastighed for et centrifugesystem. Normalt bruges k-faktoren som en værdi til at estimere den tid (i timer), det tager for en bestemt prøve med en bestemt sedimentationskoefficient at bundfælde. Sedimentationskoefficienten måles i S (Svedberg).

En lille k-faktor repræsenterer en hurtigere adskillelse. Værdien af k-faktoren defineres primært af rotordiameteren. Sammenlignet med rpm/rcf er k-faktoren blevet mindre vigtig i nutidens centrifugeringsprocesser. Ved ultracentrifugering er k-faktoren dog stadig af meget høj værdi.

Forskellige typer af centrifugemodeller

Der findes to typer centrifuger, gulvmodeller og bænkmodeller.

Gulvmodeller kan normalt centrifugere ved meget høje g-tal og har en stor kapacitet. Men disse centrifuger optager ret meget gulvplads. Disse centrifuger bruges f.eks. til ultracentrifugering.

Hvad angår bordcentrifuger, findes de i to varianter, mikrocentrifuger eller multifunktionscentrifuger. Mikrocentrifuger bruges mest til rør med lille volumen (mikrotiterrør). Disse centrifuger er små og smidige, men har en begrænset kapacitet og mulig g-kraft. Multifunktionscentrifuger har en bredere vifte af anvendelsesmuligheder, og afhængigt af den rotor og de adaptere, du bruger, kan du centrifugere alt fra rør til plader.

At vælge den rigtige centrifuge til opgaven

Hvis du følger en bestemt protokol, skal du sørge for at bruge den samme rotor, den samme hastighed, den samme temperatur og den samme centrifugeringstid. Hvis du vil have den mest optimale centrifugering, skal du huske disse parametre:

• Type af prøve
• Hvad er prøven i (rør, plade osv.)?
• Type centrifuge (almindelig, køle- eller varmecentrifuge)
• Rotortype (svingbar skovl eller fast vinkel)
• Ønsket g-tal (RCF), RPM = hastigheden beregnes ud fra den ønskede RCF (g-tal) og radius til det korrekte punkt i prøven på den rotor, du bruger, hvilket sker automatisk på mange centrifuger. Hvis du er i tvivl, så spørg os, så hjælper vi dig.
• Hvor mange minutter prøven skal centrifugeres
• Hvilken temperatur er ønskelig under centrifugeringen (er der brug for kulde eller varme)?

Hvilken type rotor skal jeg vælge?

De to mest almindelige rotorer er med fast vinkel eller svingspand. Der findes dog også andre varianter af rotorer, f.eks. tromlerotorer og rotorer med konstant flow.

Rotor med fast vinkel

Den åbenlyse fordel er, at rotoren ikke har nogen bevægelige dele. Som følge heraf udsættes rotorens metal ikke for så meget slid, der kan opnås højere g-kræfter, og dermed reduceres den nødvendige spintid. Den eneste ulempe er, at denne rotor har begrænset kapacitet. Placeringen af de dannede pellets afhænger i høj grad af rørets hældning. Oftest er hældningen 45°. Jo større hældning på røret, jo tættere bliver pillerne. Små rotorer giver anledning til pellets, som så har en større spredningsoverflade.

Svingende skovlrotorer

Disse rotorer er mere fleksible, og afhængigt af de indsatser, du bruger, kan du dreje alt fra rør til plader. De bevægelige dele i denne rotor betyder, at der er mere slitage sammenlignet med en rotor med fast vinkel. På grund af det større slid kan man ikke bruge så høje g-kræfter, og centrifugeringen tager længere tid. Baseret på swing-bucket-princippet ender pellets i bunden af røret.

Ting, du skal overveje, når du bruger din centrifuge

Hvad forårsager ubalancer?

Rotorerne drejer med en enorm hastighed og forårsager ekstreme kræfter. Med dette i tankerne er det meget vigtigt at afbalancere prøverne, når de kører. Det er især vigtigt, når centrifugen ikke er helt fuld af prøver, for så skal man virkelig tænke over, hvordan prøverne placeres for at opnå balance.

Hvad er risikoen, når der opstår en ubalance?

Hvis du placerer dine prøver forkert og skaber ubalance, kan det beskadige rotoren. Ubalancen kan også forårsage kraftige vibrationer, som kan beskadige hele centrifugen. I værste fald kan meget store ubalancer føre til ødelæggelse af hele rotoren og centrifugen. De fleste af vores centrifuger har en ubalancekontakt, der bryder, så snart den registrerer for meget ubalance, men det er stadig meget vigtigt altid at afbalancere dine prøver korrekt, når du kører en centrifuge, det øger også centrifugens levetid.

Hvordan undgår man ubalancer?

• Sørg for, at centrifugens arbejdsflade er flad.
• Ved høje hastigheder kan der let opstå ubalancer, hvis prøvernes volumen ikke stemmer overens:
  • For rotorer med fast vinkel er det vigtigt at afbalancere prøverne med hensyn til vægt. Sørg for, at det er det samme rør og den samme vægt på de modsatte prøver.
  • For swing-out rotorer er det vigtigt at have beholdere i alle positioner. Hver beholder har en maksimal vægt, som ikke må overskrides. Sørg for at afbalancere dine prøver godt med lignende volumener.

• Hvis du bruger din swing-out-rotor, og den ikke er fuld, skal du sørge for at afbalancere den som vist ovenfor.
• Sørg for, at alle prøver er korrekt mærket, så du kan holde styr på dem selv efter centrifugering.
• Du kan tørre ydersiden af prøverne af med desinfektionsmiddel for at undgå spredning af aerosoler (dannet ved høje hastigheder).
• Sørg for, at du ikke har overfyldt beholderen til din prøve
• Indlæs aldrig prøver, mens de er i centrifugen. Læg altid prøverne i på forhånd.

Opladning af en rotor med fast vinkel

• Hvis du bruger din rotor med fast vinkel, og den ikke er fuld, skal du sørge for at afbalancere den som vist ovenfor.
• Sørg for, at alle prøver er korrekt mærket, så du kan holde styr på dem selv efter centrifugering.
• Tør prøvernes yderside af med desinfektionsmiddel for at undgå spredning af aerosoler (dannes ved høje hastigheder).
• Sørg for, at du ikke har overfyldt beholderen til din prøve
• Indlæs aldrig prøver, mens de er i centrifugen. Læg altid prøverne i på forhånd.

Automatisk genkendelse af rotoren