Центрифуги

Лабораторная центрифуга - это часть лабораторного оборудования, приводимая в движение двигателем, который вращает образцы жидкости с высокой скоростью. Существуют различные типы центрифуг, в зависимости от размера и вместимости пробы.

Как и все другие центрифуги, лабораторные центрифуги работают по принципу осаждения, когда для разделения веществ большей и меньшей плотности используется центростремительное ускорение.

Простым языком центрифуга вращает жидкие образцы в лабораторной посуде для их разделения по консистенции под действием центробежной силы. Тяжелые частицы вследствие вращения пробирок осаждаются на дно, лёгкие – концентрируются на поверхности.

Для чего ещё нужна центрифуга в лаборатории? Аналитическое центрифугирование позволяет получить сведения о массе, габаритах, форме макромолекул в малых объёмах жидкости, провести анализ поглощения ими света; препаративное – для фракционного разделения жидких веществ, например, выделения клеток и макромолекул из суспензии.

Конструкция, принцип работы

Центрифуга для лаборатории состоит из электродвигателя, контрольной панели, корпуса, углового ротора, внутренней камеры с крышкой и подставки или барабана для ёмкостей. Принцип её работы основан на различном поведении веществ в центробежном поле, которое создаётся вследствие центрифугирования.
Работа с лабораторной центрифугой заключается в следующем.

Оператор размещает посуду с образцами в барабан во внутренней камере устройства, закрывает её крышку, выбирает режим (скорость, время вращения) и запускает электродвигатель. Тот вращает барабан с исследуемыми образцами. Активность осаждения частиц определяется ускорением, их размером, диаметром, внутренним трением жидкости.

Сферы эксплуатации и разновидности

В зависимости от способа монтажа роторные лабораторные центрифуги разделяют на:

• настольные – малогабаритные аппараты;
• напольные – оснащаются колёсами для транспортировки по лаборатории;
• подстольные – стационарные устройства на резиновых ножках.

Различают два вида центрифугирования:

• препаративное – выделение образца для последующего исследования;
• аналитическое – изучение поведения живых молекул при воздействии центробежного поля.

Препаративные центрифуги делятся на скоростные, ультрацентрифуги и модели общего назначения. Последние устройства ёмкие (до 5 – 6 л), рассчитаны на работу с посудой до 1250 мл. Скоростные модели разгоняются свыше 25 000 об/мин, создавая ускорение до 90 000 g, работают с ёмкостями до 1,5 л.

Роторы препаративных лабораторных центрифуг разгоняются до 75 000+ об/мин, ускоряясь до 500 000 g, оснащаются охладителями для предотвращения перегрева исследуемой жидкости, гибким титановым или алюминиевым ротором.

В зависимости от области применения, центрифуги разделяются на:

• Лабораторные центрифуги (могут быть настольные или напольные).
• Медицинские центрифуги (бывают рефрижераторные, когда разделение фракций необходимо производить при заданных температурах, гематокритные - для определения гематокрита).
• Молочные центрифуги - применяются в лабораториях молочной промышленности.

Применение лабораторных центрифуг

Их используют для разделения неоднородных биологических жидкостей на фракции при проведении анализов: лимфа, кровь, моча, изготовления необходимой для переливания крови сыворотки.
Центрифуги применяют в:

• исследованиях пищевых продуктов: анализ молока, мясной продукции;
• производстве фармацевтических, медицинских препаратов;
• генной инженерии;
• биотехнологиях;
• химическом анализе;
• косметологии.

Высокоскоростные модели с рефрижератором применяют для проведения иммуноферментных анализов, определения уровня гормонов в биологических жидкостях, концентрации инсулина и иных веществ в крови.

Основным параметры, на которые следует обратить внимание при покупке центрифуги:

1. Максимальная скорость вращения. Для лабораторных центрифуг она не превышает 25 000 об/мин. Однако наиболее востребованы и универсальны центрифуги с максимальной скоростью вращения до 4 000 оборотов в минуту. Для большинства лабораторных исследований подобной скорости вполне достаточно.
2. Дискретность - это шаг, с которым можно изменять частоту вращения центрифуги. Чем меньше дискретность, тем больше вариантов использования центрифуги.
3. Тип ротора - горизонтальный ротор либо угловой ротор.
4. Вместимость ротора - количество пробирок и их ёмкость, которые можно уместить за одну закладку в центрифуге.

Прецизионно изготовленные высокопрочные пробирки из стекла или пластика, которые точно устанавливаются в полости ротора. Их емкость может варьироваться от 50 мл до гораздо меньших, используемых в микроцентрифугах, широко используемых в лабораториях молекулярной биологии. В микроцентрифугах обычно используются одноразовые пластиковые микроцентрифужные пробирки емкостью от 250 мкл до 2,0 мл.

Стеклянные центрифужные пробирки можно использовать с большинством растворителей, но они, как правило, дороже. Их можно чистить, как и другую лабораторную посуду, и стерилизовать с помощью автоклавирования. Небольшие царапины от неосторожного обращения могут привести к поломке под действием сильных усилий, прилагаемых во время пробежки. Стеклянные трубки вставлены в мягкие резиновые втулки, чтобы смягчать их во время пробежек. Пластиковые центрифужные пробирки, как правило, дешевле и при соблюдении осторожности могут быть такими же долговечными, как стеклянные.

При использовании пластиковых центрифужных пробирок предпочтение отдается воде. Их сложнее тщательно чистить, и они обычно достаточно недороги, чтобы считаться одноразовыми.