離心機(jī)的種類、原理、操作步驟、選型及生物安全離心機(jī)的特性

一、離心機(jī)種類
根據(jù)進(jìn)樣方式分為連續(xù)離心機(jī)和非連續(xù)流離心機(jī)（分批離心機(jī)）
連續(xù) ( 流 ) 離心機(jī)：進(jìn)樣是連續(xù)進(jìn)行的
非連續(xù)離心機(jī)（分批離心機(jī)）：裝一次樣品后離心處理一次。目前Eppendorf 所有臺式離心機(jī)均為非連續(xù)離心機(jī)。

根據(jù)是否帶制冷功能分為常溫型離心機(jī)、冷凍型離心機(jī)和升溫型離心機(jī)。
常溫離心機(jī)：占地面積小，離心期間樣品溫度會因摩擦生熱而上升。
Eppendorf離心機(jī)在離心結(jié)束后會自動打開離心機(jī)蓋（功能可關(guān)閉），防止樣品過熱。
冷凍離心機(jī)：后面或側(cè)面裝有壓縮機(jī)以進(jìn)行主動冷卻，占地面積比非冷凍型大，在離心結(jié)束后不會自動打開離心機(jī)蓋，根據(jù)不同的壓縮機(jī)性能，可以在不同時(shí)間內(nèi)將離心機(jī)冷卻至所需溫度。也可在長時(shí)間高速離心后仍保持設(shè)定溫度。 Eppendorf 離心機(jī)專利的動態(tài)壓縮機(jī)控制技術(shù)，優(yōu)化制冷性能，保證溫控的精度和準(zhǔn)度，實(shí)現(xiàn)最佳冷卻效果，延長壓縮機(jī)使用壽命并降低能耗。在高溫運(yùn)行時(shí)依舊能保持設(shè)定溫度。大部分 Eppendorf 冷凍離心機(jī)型號提供“快速冷卻”功能（FastTemp 程序），不僅可以節(jié)省時(shí)間，也保證了離心質(zhì)量， FastTemp pro® 功能更可以在預(yù)先設(shè)置的日期和時(shí)間自動預(yù)冷，提前完成溫度準(zhǔn)備工作。
升溫型離心機(jī)： 部分特殊型號的離心機(jī)有加熱功能，可以主動給樣品加熱，保證樣品活性和質(zhì)量。（Eppendorf 5702 RH 離心機(jī)具有加熱功能）

不同的樣品分離時(shí)所需離心力不同，因此根據(jù)相對離心力大小可以將離心機(jī)分為低速離心機(jī)、高速離心機(jī)和超速離心機(jī)。
低速離心機(jī)：通常用于細(xì)胞或者血液離心，最高離心力在幾百到幾千不等
高速離心機(jī)：能達(dá)到的離心力在 10,000 ~30,000 × g 。分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)最常用的離心力范圍是 14,000 - 20,000 × g，病毒和細(xì)胞器的離心分離等應(yīng)用需要 30,000 × g 的離心力。高速離心對離心管品質(zhì)有較高要求。蛋白、核糖體、細(xì)菌溶解產(chǎn)物、病毒等物質(zhì)的離心分離以及質(zhì)譜用樣品的制備，建議使用可耐受高離心力的離心管，如 Eppendorf 1.5 mL Safe-Lock 微量離心管（耐受離心力可達(dá)30,000 × g ）
超速離心機(jī)：離心力達(dá)到 30,000 × g 以上。通常需要配備特殊的轉(zhuǎn)子或者離心管來實(shí)現(xiàn)高速和高離心力（Eppendorf 超速離心機(jī)請查看官網(wǎng)www.eppendorf.cn）
 
根據(jù)離心機(jī)的大小，可放在工作臺上的稱為臺式離心機(jī)，可放在地面上的稱為落地式離心機(jī)。
落地式離心機(jī)：至少需要 1 平米的占地面積，可以節(jié)約實(shí)驗(yàn)臺面空間，主要用于高速或大容量離心
臺式離心機(jī)： 臺式離心機(jī)有多種規(guī)格尺寸。根據(jù)尺寸分為以下2 類：
多功能離心機(jī)：離心腔體大、轉(zhuǎn)子種類多。并提供多種規(guī)格和類型的適配器可供選擇。最大可耐受離心力主要取決于離心耗材的性能
小型離心機(jī)：適用于微量離心管，占地面積小， 離心力為14,000 - 30,000 × g，最多可以離心 48 個(gè) 1.5/2.0 mL 微量離心管。部分型號還可以離心 15/50 mL 離心管或者 SBS 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)
格的工作板。 一般均提供冷凍和常溫兩種版本。

二、離心原理
1.1 離心原理
在離心力作用下，混合物質(zhì)由于密度差異而沉積分離。離心時(shí)間由物質(zhì)的密度和施加的離心力決定：
> 密度越大，越快沉降到達(dá)管底 ( 密度 = 質(zhì)量 / 體積 )
> 離心力越大，離心分離時(shí)間越短

離心分離按照應(yīng)用可分為離心沉降和離心過濾兩種
離心沉降
利用懸浮液（或乳濁液）密度不同的各組分在離心力場中迅速沉降分層的原理，實(shí)現(xiàn)液 - 固或液 - 液 ( 相 ) 分離。日常實(shí)驗(yàn)應(yīng)用有沉淀離心、密度梯度離心、等密度梯度離心等。
沉淀離心
是離心機(jī)最常見的應(yīng)用，即通過離心使固體集聚沉淀在離心管底部從而與液體 ( 上清液 ) 分開。在相分離的過程中，溶質(zhì)從分散狀態(tài)或者溶液介質(zhì)中轉(zhuǎn)移到另外一種溶劑中 ( 來進(jìn)行化學(xué) / 分子生物學(xué)分析 )。
等密度梯度離心
是指在離心力場下，在密度梯度介質(zhì)中，顆粒移動到與它們各自的密度恰好相等的位置，形成一系列密度區(qū)，從而使不同密度的物質(zhì)得到分離。
離心過濾
使懸浮液在離心力場下產(chǎn)生的離心壓力，作用在過濾介質(zhì)上，使液體通過過濾介質(zhì)成為濾液，而固體顆粒被截留在過濾介質(zhì)表面，從而實(shí)現(xiàn)液 - 固分離。例如超濾膜離心分離純化大分子物。  
三、離心機(jī)操作步驟
1、閱讀操作手冊
操作離心機(jī)前，請先閱讀隨機(jī)附送的離心機(jī)操作手冊。
2、選擇合適的轉(zhuǎn)子和適配器
> 將轉(zhuǎn)子安裝到轉(zhuǎn)子軸上，并使用包裝中的轉(zhuǎn)子扳手旋緊。
對于固定角轉(zhuǎn)，檢查離心管和轉(zhuǎn)子孔是否匹配（有可能需要適配器）。對于水平轉(zhuǎn)子，確定相同重量級別的吊籃安放到對稱位置（同時(shí)檢查重量級別數(shù)字和平衡性）。
> 正確安放吊籃
確保所有吊籃均正確地安放到轉(zhuǎn)子上并且運(yùn)行順暢，沒有安裝上全部吊籃時(shí)嚴(yán)禁離心！確保離心耗材、轉(zhuǎn)子、吊籃和適配器匹配，氣密性吊籃還需檢查離心耗材的高度是否匹配氣密性吊籃蓋。
> 禁止超過轉(zhuǎn)子最大載重
使用前請仔細(xì)檢查每個(gè)轉(zhuǎn)子允許的最大載重量，注意所用離心管的最大離心耐受性。
3、設(shè)置離心參數(shù)
> 離心時(shí)間（最長可設(shè)置為連續(xù)運(yùn)行）
> 相對離心力（rcf） / 轉(zhuǎn)速（rpm）
> 離心溫度（包括冷凍離心機(jī)的“FastTemp”預(yù)冷功能）
> 加減速檔（防止樣品重懸）
> 定速計(jì)時(shí)功能：達(dá)到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速時(shí)才開始計(jì)時(shí)
4、對稱裝載和配平樣品
必須配平對稱裝載的樣品即中心對稱方式裝載樣品。
5、開始離心
旋緊轉(zhuǎn)子蓋，合上離心機(jī)蓋，按下“Start”鍵開始離心。
6、離心結(jié)束
及時(shí)取走離心樣品并切換到待機(jī)狀態(tài)。如果離心機(jī)具有制冷功能，休眠時(shí)請關(guān)閉離心機(jī)蓋以保證離心機(jī)腔室處于冷卻降溫狀態(tài)；長時(shí)間不使用時(shí)建議關(guān)閉離心機(jī)，打開離心機(jī)蓋，以降低離心機(jī)蓋鉸鏈和彈簧的負(fù)荷，并擦干腔體、轉(zhuǎn)子和配件。 Eppendorf 微量冷凍離心機(jī)有冷凝水排放孔以避免冷凝水的積累，降低對機(jī)器的腐蝕。
7、轉(zhuǎn)子的存放
不使用時(shí)及時(shí)移除適配器和吊籃，清潔干燥轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子、吊籃、吊籃蓋垂直倒置存放在干凈干燥的環(huán)境中。

四、如何選擇合適的離心機(jī)
離心前請確保與參考實(shí)驗(yàn)方案使用相同類型的轉(zhuǎn)子、相同的相對離心力、離心溫度以及離心時(shí)間�？偟膩碚f，要想成功離心，主要參考以下參數(shù)：

> 樣品類型 > 離心耗材 > 離心機(jī)種類 > 轉(zhuǎn)子類型

> 適配器類型 > 相對離心力 > 離心所需溫度

 
樣品類型
生物及醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域，離心樣品主要有以下限制：
> 在最高轉(zhuǎn)速和最大樣本載量下，可離心物質(zhì)的最大物質(zhì)密度是
> 禁止使用離心機(jī)離心易燃易爆物質(zhì)
> 禁止離心可能產(chǎn)生爆炸性氣體的物質(zhì)
> 禁止在處理爆炸物的工作間操作離心機(jī)
> 離心有機(jī)化學(xué)溶劑時(shí)，建議查看離心機(jī)和配件的耐化學(xué)腐蝕性

危險(xiǎn)性樣品
當(dāng)處理危險(xiǎn)性樣品或者非Ⅱ級危險(xiǎn)病原微生物（詳情見世界衛(wèi)生組織“實(shí)驗(yàn)室生物安全手冊”）時(shí)，請嚴(yán)格遵守國家規(guī)定和實(shí)驗(yàn)室相關(guān)規(guī)定。我們強(qiáng)烈推薦使用認(rèn)證的氣密性轉(zhuǎn)子和吊籃來避免污染。 Eppendorf 所有的氣密性轉(zhuǎn)子和吊籃蓋的氣密性均是經(jīng)由位于英國 Porton Down 的獨(dú)立的第三方檢驗(yàn)機(jī)構(gòu) HealthProtection Agency ( 簡稱 HPA) 進(jìn)行測試并認(rèn)證的，符合 IEC1010-2-020 annex AA 標(biāo)準(zhǔn)。
 
危險(xiǎn)性樣品包括生物危險(xiǎn)性樣品、放射性樣品和危險(xiǎn)化學(xué)品等高危物質(zhì)。生物危險(xiǎn)性樣品有許多種，包括病毒、細(xì)菌以及含有人類體液的樣品如血液等。

五、生物安全離心機(jī)的特性
氣溶膠（aerosol）是由固體或液體小質(zhì)點(diǎn)分散并懸浮在氣體介質(zhì)中形成的膠體分散體系，又稱氣體分散體系。其分散相為固體或液體小質(zhì)點(diǎn)，大小為 0.001 ～ 0.1 微米，分散介質(zhì)為氣體。氣溶膠污染越來越受到各實(shí)驗(yàn)室重視。在很多操作比如向離心管中加樣、打開離心管
蓋子、離心后移取上清液等均會釋放氣溶膠擴(kuò)散到實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中。

在選擇生物安全離心機(jī)時(shí)，需注意以下幾點(diǎn)性能：
> 轉(zhuǎn)子必須可以在 121 ° C， 20 分鐘高溫高壓下滅菌，確保可以有效地去除污染物。如果樣品中含有只能在更高溫度才能去除的朊病毒，務(wù)必使用可以在 142 ° C， 120 分鐘高溫高壓滅菌的轉(zhuǎn)子
> 使用經(jīng)過認(rèn)證的氣密性轉(zhuǎn)子和附件，可以防止在離心管意外破裂的情況下氣溶膠泄漏到環(huán)境中。由國際權(quán)威機(jī)構(gòu)測試和出具的證書
 
Eppendorf QuickLock® 快速鎖定轉(zhuǎn)子蓋
Eppendorf 氣密性 QuickLock 轉(zhuǎn)子蓋旋轉(zhuǎn) 1/4 圈即可快速鎖定和打開轉(zhuǎn)子蓋，節(jié)約時(shí)間，使用方便，減少手腕重復(fù)性勞損。

專為開蓋離心而設(shè)計(jì)的 Kit 轉(zhuǎn)子
使用 Spin-column 離心柱在離心時(shí)往往會出現(xiàn)離心管蓋打斷的情況，造成在管蓋上的標(biāo)記丟失無法追蹤。 Eppendorf 專門設(shè)計(jì)的 Kit 氣密性轉(zhuǎn)子加寬邊緣不僅可以保證離心柱開蓋離心時(shí)不受轉(zhuǎn)子尺寸影響而斷裂，避免了重新轉(zhuǎn)移到新的離心管存放，節(jié)省了時(shí)間，避免浪費(fèi)。同時(shí)其氣密性也保證了離心的安全。

可單手操作的氣密性快速鎖定吊籃蓋
> 只需一只手即可快速打開或合上，樣品取放更便捷
> 可以在生物安全柜中打開，使用更安全方便
> 氣密性經(jīng)由位于英國 Porton Down 的獨(dú)立第三方檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)Health Protection Agency 進(jìn)行測試和認(rèn)證