1.Centrifugeuse
La centrifugation est le terme utilisé pour décrire la méthode de séparation des mélanges utilisant la rotation et la force centrifuge. Au cours du processus de centrifugation, plusieurs caractéristiques des particules peuvent être séparées, notamment la taille, la forme, la densité et la viscosité. Une centrifugeuse est un instrument de laboratoire utilisé pour séparer des fluides, des gaz ou des liquides en fonction de leur densité.
Le principe de la centrifugation est le principe de la sédimentation par gravité. Le rotor de la centrifugeuse tourne à grande vitesse pour générer une force centrifuge relativement forte, qui accélère la sédimentation des fines particules dans le liquide, réalisant ainsi la séparation du liquide et des fines particules.
Actuellement, les centrifugeuses sont utilisées dans les laboratoires de chimie, de biologie, de biochimie et cliniques, comme pour tester le taux de sédimentation de diverses cellules sanguines. La technologie centrifuge est également utilisée dans la production de produits biologiques et d'API, ainsi que dans l'analyse biopharmaceutique de médicaments, et est même utilisée dans la séparation de la crème laitière (graisse), le traitement de l'eau et d'autres domaines.
2. Composants de la centrifugeuse
Certaines parties communes des centrifugeuses sont présentées comme suit :
01.Moteur
Le moteur est le composant central puissant qui génère la rotation dans une centrifugeuse.
02.Assemblage du rotor
L'arbre d'entraînement et le rotor constituent l'ensemble du rotor. L'arbre d'entraînement fournit un support aux composants du rotor. La tête du rotor est reliée à un moteur équipé d'un récipient pour contenir le tube à essai contenant l'échantillon à centrifuger. Deux rotors de diamètres différents peuvent avoir la même vitesse de rotation, et des rayons et des moments angulaires différents provoqueront des accélérations différentes de ces rotors. Il existe trois principaux types de rotors :
Rotors à angle fixe : ces rotors fixent le tube à un angle de 14°~40° par rapport à la verticale, permettant aux particules de parcourir de courtes distances tout en se déplaçant radialement vers l'extérieur, et sont utilisés pour la centrifugation différentielle. Étant donné que la direction de la sédimentation est la même que la direction de la force centrifuge, la sédimentation se produit sous un angle sur la paroi du tuyau. Les particules (amas de sédiments) entrent en collision avec le mur puis se déposent aux coins de la base et du mur.
Baril pivotant/rotor horizontal : ces rotors oscillent vers une position horizontale avec le tube à centrifuger lors de l'accélération, permettant aux particules de se déplacer sur une plus longue distance, facilitant ainsi la séparation du surnageant et des granulés pour une centrifugation par gradient de densité.
Rotor vertical : en maintenant le tube verticalement, c'est-à-dire parallèlement à l'axe du moteur, la distance de déplacement des particules est plus courte et le temps de séparation est plus court. Il est utilisé pour la séparation isopycnique et par gradient de densité.
03.Conteneur
Différents types de récipients, tels que des tubes à essai, des poches de sang, des cuvettes, des tubes à centrifuger, etc., sont fixés dans le rotor afin que l'échantillon tourne lorsque le rotor tourne.
04.Panneau de configuration
Utilisé pour contrôler différents paramètres, tels que la température, la vitesse de rotation (Rcf ou Rpm), etc.
05. Loquet
Le loquet maintient le couvercle fermé lorsqu'un tube à essai se brise ou que d'autres problèmes surviennent pendant le fonctionnement de la centrifugeuse.
06.Couverture
La centrifugeuse ne tournera que lorsque le couvercle est fermé et verrouillé pour éviter les accidents.
3. Types de technologie centrifuge
Il existe deux types de techniques de centrifugation, à savoir la centrifugation préparative et la centrifugation analytique. La centrifugation préparative implique la séparation et la purification de composants tels que les tissus, les cellules, les structures subcellulaires, les vésicules membranaires et d'autres particules biochimiquement pertinentes. En revanche, une centrifugation analytique est effectuée pour caractériser les biomolécules purifiées.
01.Centrifugation préparative
Selon la situation de suspension, la centrifugation préparative est divisée en centrifugation différentielle et centrifugation par gradient de densité.
001. Centrifugation différentielle
Il sépare les particules en fonction de leur forme, de leur taille et de leur densité. Les suspensions de particules de densités ou de tailles différentes se déposeront à des rythmes différents, les particules plus grosses et plus denses se sédimentant plus rapidement. Une série de cycles de force centrifuge croissante sur une suspension cellulaire produira une série de pastilles contenant des cellules avec des taux de sédimentation réduits.
002. Centrifugation par gradient de densité
Séparez les particules en fonction de leur densité de flottabilité ou de leur taux de sédimentation. Le mélange d'échantillons est placé au-dessus d'un gradient de densité liquide préformé pour le regroupement de l'ADN et la séparation des plasmides, des nucléoprotéines et des virus ; Nabr et Nai sont utilisés pour le fractionnement des lipoprotéines ; Percoll, Ficoll, Metrizamide, Dextran sont utilisés pour la séparation des cellules entières, la solution de saccharose est utilisée pour isoler la Dnase, la Rnase et la protéase.
La centrifugation par gradient de densité est divisée en centrifugation zonale et en centrifugation isopycnique.
Taux de centrifugation zonale : l’échantillon est couvert comme une petite zone au sommet du gradient de densité. En fonction de leur masse, les particules se déplacent à différentes vitesses grâce à la force centrifuge. La taille et la masse sont les principaux déterminants de la vitesse de sédimentation des particules. À mesure qu'une bande de particules descend dans un milieu dense, des régions de particules de taille comparable se forment à mesure que les particules à sédimentation plus rapide passent des particules plus lentes.
Centrifugation isopycnique : lors de la séparation isopycnique (également appelée séparation par flottabilité ou séparation par équilibre), les particules sont séparées uniquement en fonction de leur densité. Le milieu dégradé doit avoir une densité plus élevée que les particules qui doivent être séparées. Les particules migrent sous l'influence de la force centrifuge et du gradient de densité de l'échantillon mélangé de manière homogène jusqu'à ce que leur densité devienne égale à celle du milieu environnant. Après centrifugation, les particules d'une certaine densité se déposent jusqu'à ce que leur densité soit égale à la densité du milieu dégradé (c'est-à-dire la position d'équilibre).
02.Centrifugation analytique
Le but de la centrifugation analytique est de collecter des informations pour caractériser les échantillons en rotation (vitesse de sédimentation, viscosité, concentration, etc.), déterminer le poids moléculaire relatif des solutés, la pureté des biomolécules, détecter les changements conformationnels dans la structure des protéines, etc.
4.Types de centrifugeuses
Le but de la centrifugation analytique est de collecter des informations pour caractériser les échantillons en rotation (vitesse de sédimentation, viscosité, concentration, etc.), déterminer le poids moléculaire relatif des solutés, la pureté des biomolécules, détecter les changements conformationnels dans la structure des protéines, etc.
01. Centrifugeuse de bureau ou de bureau
En raison de leur plus petite taille, ils sont très pratiques pour les petits laboratoires avec un espace limité
Ceux-ci sont compacts et souvent utilisés dans les laboratoires de recherche et cliniques
Centrifugeuse de paillasse avec couvercle recouvrant l'équipement utilisé pour faire fonctionner la centrifugeuse et un rotor avec supports de tubes à essai
02. Centrifugeuse à gaz
Ils sont utilisés pour séparer les molécules en fonction de la masse et les gaz en fonction des isotopes
Plus précisément, ils sont utilisés dans l’extraction et la séparation de l’uranium 235 et de l’uranium 238.
03. Centrifugeuse à hématocrite
Les centrifugeuses à hématocrite fonctionnent à des vitesses de 7 000 à 15 000 tr/min
L’objectif principal d’une centrifugeuse à hématocrite est de calculer le pourcentage de globules rouges dans le sang en fonction du volume. Il est utilisé pour produire du plasma pour l'analyse photométrique de la concentration de bilirubine dans le sang néonatal
04. Microcentrifugeuse
En raison de leur facteur de forme très compact, ils ont un très faible encombrement et occupent un minimum d'espace sur votre poste de travail.
Ceux-ci fonctionnent bien avec de petits tubes (jusqu'à 2,0 ml) et sont souvent utilisés dans les applications biologiques
Ils sont utilisés pour microfiltrer de petites quantités d'échantillons d'eau et retenir les acides nucléiques précipités, les protéines et d'autres matériaux en solution.
05. Centrifugeuse réfrigérée
Ces centrifugeuses fonctionnent à vitesse maximale tout en maintenant une température constante
Il est utilisé pour analyser l'ADN, l'ARN, la PCR et les anticorps car sa plage de température est comprise entre -20 et -40 degrés Celsius.
Ils sont souvent utilisés pour collecter rapidement des matériaux précipités, notamment des cellules de levure, des chloroplastes, etc.
06. Centrifugeuse à grande vitesse
Une centrifugeuse à grande vitesse est une centrifugeuse légèrement plus rapide, allant de 15 000 à 30 000 tr/min.
Les centrifugeuses à grande vitesse contiennent un dispositif qui régule la température et la vitesse de fonctionnement et sont utilisées pour les analyses critiques de biomolécules fines.
Ces centrifugeuses utilisent trois types de rotors : des rotors à angle fixe, des rotors à godets et des rotors verticaux.
07. Centrifugeuse à basse vitesse
Ceux-ci sont généralement utilisés dans les laboratoires pour le tri de routine des particules fonctionnant à une vitesse maximale de 4 000 à 5 000 tr/min.
Le réglage de la température est rare et fonctionne généralement à température ambiante
Ces centrifugeuses sont disponibles en types à godet et à rotor à angle fixe
08. Centrifugeuse à débit continu
Il peut centrifuger de grandes quantités d’échantillons sans affecter le taux de sédimentation
Ils ont également une plus grande capacité et permettent de gagner du temps en éliminant le besoin de charger et décharger les échantillons à plusieurs reprises comme les centrifugeuses standards.
09. Ultracentrifugeuse
Une ultracentrifugeuse est une centrifugeuse hautement développée et sophistiquée qui peut séparer de minuscules molécules qui ne peuvent pas être séparées rapidement par les centrifugeuses conventionnelles.
Plage de vitesse du rotor de l'ultracentrifugeuse de 60 000 à 150 000 tr/min
Ils analysent des échantillons sous forme de systèmes à flux groupé ou continu et à plus grande échelle
010. Ultracentrifugeuse préparative
Les ultracentrifugeuses préparatives sont des centrifugeuses utilisées pour séparer les particules dans les expériences par centrifugation
Lors de la préparation d'une ultracentrifugeuse pour le fonctionnement, le contenu du tube à essai est
Vérifié après le processus de centrifugation, par opposition à une centrifugeuse utilisée pour l'analyse, où le contenu est vérifié pendant le processus de centrifugation.
011. Ultracentrifugeuse analytique
Les centrifugeuses analytiques sont des ultracentrifugeuses utilisées pour examiner les différentes particules d'un échantillon
Il est utilisé pour l'examen qualitatif des macromolécules en solution
Ils sont équipés de dispositifs de détection qui suivent la rotation et le mouvement des ingrédients en temps réel pour calculer les coefficients de sédimentation.
5. Avantages et limites des centrifugeuses
01.Avantage
-Fonctionnement fermé, aspect soigné
-Démarrage et arrêt rapides
-Peut être facilement automatisé et fonctionner en continu si nécessaire
-Faible rapport coût en capital/capacité
-Ajuster rapidement les paramètres de fonctionnement
-Haute flexibilité et performances exceptionnelles
-Opération simple et installation facile
02.Limites
-Séparer les particules légères (avec une masse presque négligeable) est très difficile
-Bien qu'il existe de nombreux types de centrifugeuses, ce sont des équipements électriques très complexes qui nécessitent des réparations professionnelles en cas de dysfonctionnement, ce qui rend l'équipement -extrêmement difficile et coûteux à entretenir.
-Consommation d'énergie élevée car il possède de nombreuses fonctions gourmandes en énergie telles que le contrôle de la température et la rotation du rotor
-En raison de la vitesse par minute élevée, les centrifugeuses peuvent produire des perturbations sonores. Puisqu'il tourne, il génère inévitablement des vibrations, ce qui peut provoquer des nuisances sonores et
-Empêcher son utilisation dans certaines régions.
-Dans la plupart des cas, lorsque le périphérique principal tombe en panne, une machine de sauvegarde est nécessaire pour intervenir
6. Procédures de fonctionnement et précautions de la centrifugeuse
01. Procédures opérationnelles
001. Vérifiez la centrifugeuse pour vous assurer qu’elle fonctionne correctement, intacte et qu’elle peut être déplacée sans restriction.
002. Après avoir sélectionné les tubes ou conteneurs à centrifuger appropriés, inspectez-les pour vous assurer qu’il n’y a pas de défauts ou de fissures. Tout tube ou récipient endommagé ou défectueux doit être jeté.
003. Remplissez le tube avec votre liquide préféré, ne remplissez pas trop ou pas assez.
004. Vérifiez que les tubes à centrifuger sont équilibrés ; Pesez chaque tube individuellement sur une balance pour confirmer qu’ils ont le même poids. Évitez de compter uniquement sur le volume pour l’équilibre ! Cela est particulièrement vrai pour les solutions contenant différents types d’échantillons ou différentes concentrations d’échantillons.
005. Serrez le bouchon du tube à centrifuger.
006. Avant d'insérer le tube à centrifuger, assurez-vous que son extérieur est sec et propre.
007. Gardez les tubes à essai équilibrés dans la centrifugeuse.
008. Fermez le couvercle et assurez-vous qu'il est bien ajusté.
009. Configurez la durée et la vitesse de fonctionnement.
0010. Ne quittez pas l'unité lorsque la centrifugeuse semble fonctionner et fonctionne à vitesse maximale. Vérifiez toute vibration ou bruit inhabituel.
0011. Une fois que vous entendez des sons étranges ou ressentez de fortes vibrations, éteignez immédiatement la centrifugeuse et retirez l'échantillon. Une cause typique en est une centrifugeuse mal équilibrée. Si le problème ne disparaît pas une fois la centrifugeuse correctement équilibrée, n'utilisez pas la centrifugeuse jusqu'à ce qu'elle soit réparée.
0012. Une fois que la centrifugeuse a terminé son cycle, attendez qu'elle arrête de tourner avant d'ouvrir le couvercle. Ne touchez ou n'ouvrez jamais le couvercle de la centrifugeuse jusqu'à ce que la centrifugeuse ait arrêté de tourner. L’arrêt prématuré de l’équipement peut entraîner une panne mécanique et des blessures.
0013. Afin de permettre aux aérosols émis lors de la centrifugation de se déposer, il est préférable d'attendre au moins 10 minutes après l'arrêt de la rotation avant d'ouvrir le couvercle.
0014. Une fois que la centrifugeuse a arrêté de tourner, retirez l'échantillon de la centrifugeuse.
02.Précautions
-Avant l'utilisation, vérifiez toujours que la centrifugeuse se trouve sur une surface appropriée
-Gardez le couvercle fermé pendant que le rotor fonctionne
-Lorsque la centrifugeuse tremble ou vibre, débranchez la prise d'alimentation
-Veuillez vous assurer que le tube est adapté au programme et aux paramètres avant utilisation. Les tubes à essai utilisés dans les centrifugeuses doivent être fournis en ensembles complets
-Les tuyaux doivent être chargés symétriquement en utilisant des charges adjacentes et opposées équilibrées. -Utilisez la masse au lieu du volume pour équilibrer les tubes