【离心课堂】差速离心方法

贝克曼库尔特

2024/05/08 16:22

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在实验过程中，由于样品的各种性质差异，只有选择了正确的离心方法，才能获得预期的分离纯化结果。常用的离心方法主要有差速离心法、密度梯度离心法。其中密度梯度离心法又可细分为速率区带离心和等密度梯度离心法。本期向大家具体介绍离心方法之差速离心。

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离心方法之差速离心

差速离心法(differential velocity centrifugation method)又称离心力差分离法。

差速离心法原理

利用样品中各组分沉降系数的差异，对不同的微粒施以不同的离心力，经过多次离心，离心速度逐步加大，将不同的微粒依次沉降，从而实现离心分离。

差速离心原理可用离心力表达式说明：F=ma，其中 a=ω²R。

由于小粒径的微粒质量小，分离时所需离心力大。为满足大离心力的需要，必需提高其旋转速度，方可分离。以不同的离心力分离不同粒径的微粒是动力学的分离方法，特别是沉降速度差别较大的微粒多采用此种分离方法。

如果分离样品中有大中小三种不同粒径的微粒，对它们施以不同的离心力，大粒径的微粒，其质量较大，将会首先沉降；分离上清液，以更大转速对上清液进行第二次离心，中颗粒被分离出来；再取上清以更大离心力，更高的转速，最后沉降小颗粒，以达到不同颗粒的分离，如图1所示。

图1差速离心

由于在每种颗粒的沉淀物中总含有部分次级颗粒，如想将某种颗粒提纯，需对该颗粒的沉淀物进行稀释后再离心沉淀，最终可制备出理想纯度的颗粒。

差速离心法之优劣势

差速离心主要用于分离直径和密度差异较大的颗粒，其优势在于分离时间短、重复性高，样品处理量大，可用于大量样品的初分离。

但是在使用差速离心法分离复杂样品时，或分离纯度要求较高时，会需要多次进行离心，操作繁杂；其次，由于沉淀的多次清洗、溶解及再沉淀，容易引起中间损失，会造成离心分辨力差的问题；此外，实际分离时由于离心时的对流、扩散和收取沉淀时的污染，对于一些沉降系数相差不大的组分无法进行完全的分离提纯。由于差速离心法在样品的纯度和回收率方面的限制，它主要用于用于大量样品的初步分离提纯，为下一步检测或实验做准备。

例如，我们可以对动物肝组织匀浆液进行多次的不同相对离心力和时间的离心和沉淀/上清分步收集，得到样品的细胞核、线粒体、溶酶体和核糖体等的初步分离富集沉淀，用于下一步的其他检测或者精细纯化实验。具体的处理流程如下：