Центрифуги

Центрифуги — оборудование для разделения образцов на фракции с использованием центробежной силы.

Центрифуги, производимые для лабораторных и производственных нужд, существенно отличаются по функциональности друг от друга. Под каждую задачу можно найти наиболее подходящую модель.

Выбор центрифуги требует внимания к нужным для исследования характеристикам:

• центробежное ускорение, требуемое по протоколу;
• объемы образцов для центрифугирования;
• вместимость ротора; наличие охлаждения и системы цифрового управления;
• требование к аэрозольнепроницаемости крышки.

Разнообразие центрифуг

Центрифуги «микро»

Микро-центрифуги — небольшие настольные устройства для пробирок (0,2-5 мл), ПЦР-стрипов, спин-колонок. Вместительность их составляет от 6 до 48 пробирок, достигаемое ускорение — до 25 000 g.

Ротор, как правило, имеет фиксированный угол (угловой тип ротора). Микро-центрифуги поставляются с одним или с набором роторов. При использовании спин-колонок процесс осуществляется с открытыми у пробирок крышками.

У базовых приборов нет выбора программ, есть только кнопки пуска и остановки. Более продвинутые модели имеют систему регулирования параметров, позволяющую задать нужное ускорение, выбрать время, при необходимости можно запрограммировать охлаждение до заданной температуры.

Центрифуги «мини»

Мини-центрифуги — это настольные низкоскоростные устройства с ускорением до 4470 g, созданные для рутинных ежедневных протоколов (медицинских, лабораторных). Они позволяют работать с ёмкостями до 400 мл.

Роторы, производимые для этого типа центрифуг, выпускаются для разного типа посуды:

• пробирок типа Эппендорф (1,5-5 мл);
• конических пробирок (1,5-50 мл);
• ПЦР-планшетов;
• бутылей до 100 мл;
• пробирок для проб крови и т.д.

У некоторых моделей есть функции нагрева и охлаждения, которые требуются для суспензий с повышенной чувствительностью к изменению температуры.

Выбор модели мини-центрифуг нужно осуществлять с учетом вместимости и потребности в адаптерах для определенного типа посуды.

Высокопроизводительные центрифуги

Высокопроизводительные центрифуги требуются для работы с большими объемами жидкостей. К ним относятся устройства, которые могут работать с емкостями от нескольких миллилитров до 16 л. Скорость моделей: от 4700 до 30 000 об/мин, что соответствует ускорению от 7187 до 110500 g.

Роторы для такого оборудования имеют широкий выбор: угловые, горизонтальные (бакетные), проточные, зональные, элютриационные. Выбор держателей и адаптеров еще больше расширяет возможности этих центрифуг и позволяет найти решение для любой исследовательской задачи: работа с пробирками и с бутылями разных форм и объемов, с мешками крови и многолуночными планшетами.

Режимы ускорения и торможения можно задать при помощи системы цифрового управления, выбрав нужные параметры. Охлаждение требуется обычно для анализа термочувствительных проб в химическом исследовании, для подготовки проб для бактериологических и иммуноферментных исследований, для создания опытных образцов косметики или медицинских препаратов, для задач генной инженерии.

Основные сферы применения высокопроизводительных центрифуг — станции переливания крови, промышленные и биотехнологические лаборатории, научно-исследовательские организации.

Высокоскоростные центрифуги

Центрифуги высокоскоростные — это приборы, задача которых — разделение образцов при скорости до 40 тысяч об/мин и ускорением до 110500 g. Для сверхвысокого ускорения и отделения микрочастиц (до 100 нм) нужны ультрацентрифуги (ускорение свыше 1 000 000 g).

Центрифуги этого типа требуется для субклеточного разделения, для выделения белков, нуклеиновых кислот, живых микроорганизмов.

В высокоскоростных центрифугах используются угловые и бакет-роторы для работы с большими объемами — до 6 л.

Ультрацентрифуги

Ускорение ультра-центрифуг достигает 1 048 680 g. Ультрацентрифугирование используется в коллоидной химии для анализа устойчивости дисперсных систем; в биохимическом анализе биополимеров; в вирусологии для выделения вирусов из жидких смесей; в медицинской диагностики и фармацевтике.

Ультрацентрифуги также можно использовать для аналитического препаративного центрифугирования. Подробнее о методиках препаративной подготовки и анализа можно почитать в разделе «Ультрацентрифуги».

Многофункциональные центрифуги

Многофункциональные модели поставляются с большим выбором роторов и адаптеров. Позволяют выполнять различные задачи (подготовка проб, разделение клеточных культур), работать с микропланшетами, трансфузионными пакетами, пробирками. За счет своего компактного размера занимают мало места в лаборатории.

Оборудование этого типа работает с образцами от 0,2 мл до 4 л, можно использовать разнообразные емкости (разной формы, объема, с крышками и без).

Есть модели с защищенной от попадания аэрозолей крышкой, что позволяет соблюдать нормы безопасности при проведении микробиологических исследований. Крышки могут быть прозрачными, что позволят дополнительно контролировать процесс центрифугирования без нарушения принципов безопасности и с повышением уровня комфорта для исследователя.

Для медицинских клиник с большим потоком проб есть модели с возможностью загрузки 24, 30 и 196 пробирок.

При выборе центрифуги важно учитывать наличие функций плавного разгона и бережного разделения или, напротив, быстрого разгона.

• Плавный старт аккуратно фракционирует пробы без нанесения ущерба компонентам, обычно используется в приборах для анализа крови;
• ускоренный старт с плавным торможением наиболее полно разделяет фракции, предотвращая их смешивание во время остановки. Разгон до максимальной скорости составляет 15-30 секунд.

Используется такой тип аппаратов для работы с вирусными клетками и субклеточными частицами, которые нужно выделить из биологического материала.

Функция охлаждения, которая есть у некоторых моделей, расширяет спектр выполняемых задач, позволяя работать дополнительно с чувствительными к температурным перепадам пробами. Температура поддерживается в диапазоне от -10 до +40 ˚С. Наличие охлаждения полезно и для долгосрочной службы центрифуги, та как при длительных процессах оно не допускает перегрева оборудования.

Выбор подходящего ротора — отдельная важная задача, их виды для этого типа моделей очень широко разнообразны и требуют особого внимания. Подробное описание каждого типа роторов есть на странице «Центрифуги многофункциональные».

Гематокритные центрифуги

Гематокритные центрифуги востребованы для измерения объемов эритроцитов и выявления гематокритного числа. Оборудование используется в онкологических, гематологических отделениях поликлиник.

Сложность работы с образцами крови состоит в том, что трубки-капилляры, куда собирают пробы, сложно закрепить в обычном роторе. Поэтому существуют специальные гематокритные угловые роторы в форме диска с узкими пазами для капилляров, в которых они закрепляются под углом в 90 градусов по отношению к оси вращения. Фиксация осуществляется посредством эластичных адаптеров и плотно закрывается крышкой.

Гематокритные капилляры могут быть пластиковыми или стеклянными.

Пластиковые капилляры увеличивают производительность центрифугирования за счет возможности использования более высоких нагрузок при центрифугировании, в отличие от стеклянных капилляров, а также устраняют необходимость в стерилизации.

Расходными материалами является также специальные герметики, которыми запечатывают капилляры со стороны внешнего радиуса ротора.

Центрифуги для планшетов

Планшетные центрифуги работают со стандартными планшетами, требуются для подготовки проб для проведения ПЦР-анализа, в лабораториях с большим потоком образцов.

Альтернативой таких центрифуг является использование дополнительного ротора для планшетов для мультифункциональных центрифуг.

Планшетные модели работают на скорости от 1 500 до 17 500 об/мин (245-30130 g). Ротор вмещает от 2 до 6 планшетов, есть модели с функциями охлаждения и вортекса (перемешивание проб).

Молочные центрифуги

Лабораторные молочные центрифуги нужны для сепарирования (разделения) молока и молочных продуктов на фракции (сливки, обрат и т.д.).

Модели можно комплектовать сменными роторами для разных типов бутирометров, используемых для проверки разных типов молочной продукции (молоко, сливки, мороженое и пр.).

Система управления молочными центрифугами дает возможность задавать скорость вращения, контролировать длительность процесса и выбирать параметры нагрева. Некоторые модели могут работать в автоматическом режиме.

Проточные центрифуги

Проточные центрифуги созданы для обработки больших объемов проб. Центрифугирование проводится в непрерывном или полу-непрерывном режиме.

Приборы этого типа работают по процедуре осаждения или разделения жидких растворов, суспензий. Раствор с целевой фракцией прокачивается через вращающийся ротор; частицы оседают на стенках, а остальная жидкость выходит из него. В непрерывном режиме осадки выводятся автоматически (такие центрифуги называют само-разгружаемыми). При периодическом варианте процесс надо временами останавливать, чтобы собирать скопившийся осадок.

Скорость потока может составлять от 3,6 до 1 500 литров в час, объем составляет от 400 мл до 10 литров. Количество оборотов в минуту: 300-40 000.

Цитологические центрифуги

Цитологические центрифуги требуются для нанесения монослоя клеток, содержащихся в смеси, на предметное стекло. Это осуществляется путем вращения ротора, что снижает или исключает механическое повреждение клеток и улучшает качество анализа.

Аппараты разных моделей работают с 4-12 образцами одновременно. Двойные камеры позволяют получать цитологические препараты из 24 проб одновременно.

В качестве расходных материалов для этого типа моделей необходимы камеры разной емкости, предметные стекла, реактивы и наборы для дифференциальной окраски препаратов.

Центрифуги такого типа используются в микробиологии, онкологии, вирусологии, цитологии, гематологии.