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离心技术及其基本原理

作者:离心机 日期:2014-06-28 11:51:31 信息来源:www.lixinjichina.com

离心技术是将含有微小颗粒的悬浮液置于离心转子中,利用转子绕轴旋转产生的离心力将微小颗粒按密度或质量的差异将其分离的方法。 

 

基本原理 

 

1、重力场中的沉降 

将含有微粒的悬浮液静置一段时间,液体中的微粒受重力作用,使得较重的微粒下沉与液体分开,即为”重力沉降”。微粒在介质中的沉降受到介质的浮力、介质阻力和扩散现象的影响。 

 

2、相对离心力 

离心技术是根据微小颗粒在离心力场中的行为建立并发展起来的。离心机转子能够以稳定的角速度作圆周运动,从而产生一个强大的辐射向外的离心力场,它赋予处于其中的任何物体一个离心加速度。使之受到一个向外的离心力。离心机所产生的离心力场 G,可由下公式计算 

G=ω2r ω—转子的角速度 r—旋转半径(物质质点所处位置与旋转中心的距离) 

离心力场常用相对离心力RCF(Relative Centrifugal Force,RCF)来表示。相对离心力的大小用相当于地心引力(重力加速度,g)的倍数来表示,即: 

RCF=ω2r/g×g=(2πn)2r/602g×g=1.119×10-5×n2r×g N—转子转速,rpm/min g—重力加速度,980.6cm/s2 、沉降速度 沉降速度是指在强大的离心力作用下,单位时间内物质颗粒沿半径方向运动的距离。 
被分离物质颗粒(或大分子)在离心管中与转子一同旋转时承受着沿半径方向的直接离心力Fc作用。 Fc=Mω2r, M—被分离物质颗粒的质量。  

其沉降速度v为;v=6.092×10-4×D2(ρ-ρm)n2r/ηm D—颗粒直径,cm;ρ和ρm分别为颗粒和介质的密度,g/cm3;ηm—介质粘度,单位帕•秒Pa•s

由此看出,颗粒沉降速度与三个方面因素有关: 
a、颗粒本身性质:沉降速度与颗粒直径和密度成正比。密度相同时大颗粒比小颗粒沉降快;大小相同时,密度大的比密度小的沉降快。 
b、介质性质:沉降速度与介质粘度、密度成反比,介质粘度、密度大则颗粒沉降慢。 
c、离心条件;颗粒沉降速度与离心时转速和旋转半径成正比。如其它条件不变,沉降速度随着r的增大而增大,在进行速度区带离心时,r对沉降速度的这种影响不利于达到满意的分离效果,所以需要在沿半径方向上相应的增加介质的密度和粘度以克服r的增加造成的影响。 

 

4、沉降系数 
沉降系数是指在单位离心力场作用下,颗粒沉降的速度以S表示:S=v/ω2r 
细胞及细胞的各种组成成分的沉降系数有很大的差异,我们可用生物样品的沉降系数的差异采用离心技术将它们彼此分离开来。 
细胞及细胞内某些沉降系数范围和离心条件 名称 沉降系数,S 相对离心力,g 离心转速,r/min 细胞 >107 <200 <1500 细胞核 4×106—107 600——800 3000 线粒体 2×104—7×104 7000 7000 微粒体 102—1.5×104 1×105 30000 DNA 102 2×105 40000 RNA 4—50 4×105 60000 蛋白质 2—25 >4×105 >60000

 

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