天然引力和离心力

在一定时间内,地球引力足以分离许多类型的粒子。在工作台上放一个装有经过抗凝处理的全血的试管,最终内容物将分离成血浆、红细胞和白细胞几个部分。然而,对于大多数应用来说,时间长度要求使得无法用这种方式分离。如果你想深入了解,可以去默克官网看下,很有启发:

在实践中,需要用离心力来分离大多数粒子。此外,长时间存放也可能会使生物化合物发生降解,这意味着需要更快的分离技术。

离心分离是实验室应用最基本的方法之一,被大量临床和研究人员所使用。离心分离其实就是利用沉降机制分离颗粒。尽管离心沉降并不是一项新技术,但由于其可提供目标纯化颗粒,日渐成为前沿基因组和蛋白质组学研究至关重要的技术之一。

通过重力来分离悬浮粒子的速率主要取决于粒子的尺寸和密度。较高密度或较大尺寸的粒子通常以较快的速率行进,在某个点上,就会与密度和尺寸较小的粒子分离。包括细胞在内的粒子的沉降可以通过斯托克斯方程来解释,该方程描述了球体在重力场中的运动。1该方程用五个参数计算沉降速度(见图1)。


图1.斯托克斯方程。

粒子行为和分离

根据斯托克斯方程,可以解释粒子的五个重要行为:

粒子沉降速率与粒子大小成正比。

沉降速率与粒子和介质之间的密度差异成正比。

当粒子密度与介质密度相同时,沉降速率为零。

随着介质粘度的增加,沉降速率降低。

随着重力的增加,沉降速率增加。

相对离心力

大多数粒子都太小,以至于其重力不足以克服粒子的随机分子力,因而影响分离。离心是给分离应用赋予的名称,其涉及围绕轴旋转以产生离心力,这是增加重力场强度的一种方式。悬液中的粒子经受径向离心力,使它们远离旋转轴线。2

旋转转子产生的径向力相对于地球引力来表达,因此被称为相对离心力(RCF)或“克力“。作用在粒子上的克力与旋转速度(定义为每分钟转数,rpm)成指数关系。

加倍转速会使离心力增加四倍。离心力也随着距旋转轴的距离增加而增加。这两个参数对于选择合适的离心机,具有重要意义。

天然引力和离心力

在一定时间内,地球引力足以分离许多类型的粒子。在工作台上放一个装有经过抗凝处理的全血的试管,最终内容物将分离成血浆、红细胞和白细胞几个部分。然而,对于大多数应用来说,时间长度要求使得无法用这种方式分离。

在实践中,需要用离心力来分离大多数粒子。此外,长时间存放也可能会使生物化合物发生降解,这意味着需要更快的分离技术。

离心分离是实验室应用最基本的方法之一,被大量临床和研究人员所使用。离心分离其实就是利用沉降机制分离颗粒。尽管离心沉降并不是一项新技术,但由于其可提供目标纯化颗粒,日渐成为前沿基因组和蛋白质组学研究至关重要的技术之一。

通过重力来分离悬浮粒子的速率主要取决于粒子的尺寸和密度。较高密度或较大尺寸的粒子通常以较快的速率行进,在某个点上,就会与密度和尺寸较小的粒子分离。包括细胞在内的粒子的沉降可以通过斯托克斯方程来解释,该方程描述了球体在重力场中的运动。1该方程用五个参数计算沉降速度(见图1)。

图1.斯托克斯方程。

粒子行为和分离

根据斯托克斯方程,可以解释粒子的五个重要行为:

粒子沉降速率与粒子大小成正比。

沉降速率与粒子和介质之间的密度差异成正比。

当粒子密度与介质密度相同时,沉降速率为零。

随着介质粘度的增加,沉降速率降低。

随着重力的增加,沉降速率增加。

相对离心力

大多数粒子都太小,以至于其重力不足以克服粒子的随机分子力,因而影响分离。离心是给分离应用赋予的名称,其涉及围绕轴旋转以产生离心力,这是增加重力场强度的一种方式。悬液中的粒子经受径向离心力,使它们远离旋转轴线。2

旋转转子产生的径向力相对于地球引力来表达,因此被称为相对离心力(RCF)或“克力“。作用在粒子上的克力与旋转速度(定义为每分钟转数,rpm)成指数关系。

加倍转速会使离心力增加四倍。离心力也随着距旋转轴的距离增加而增加。这两个参数对于选择合适的离心机,具有重要意义。

表1总结了可根据相对离心力分类的应用。

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