實驗室離心機用于醫學實驗樣品制備， 離心是利用離心機驅動離心容器做旋轉運動產生的離心力以及被離心樣本物質的沉降系數或浮力密度的差別，完成分離、 濃縮及提取制備， 分析測定生物分子分子量及純度的一項常規實驗技術， 其應用覆蓋醫學乃至生命科學諸多專業實驗 因此， 研究離心力與被離心樣品間的相互作用關系， 規范使用和維護技術流程甚為重要。 研究探討規范實驗室離心技術的應用與儀器維護， 旨在制定風險控制的操作規范、 監測、 維護、 保養以及生物安全等系列措施， 建立實驗室離心機技術保障。

1 醫學實驗室離心技術的選擇

根據離心機相對離心力(relative centrifugal force，RCF)上限和主要應用， 醫學實驗室常用離心機大致可分為低速離心機、 通用離心機、 高速離心機及超速離心機4種。

1.1 離心機的選擇

(1)低速離心機。 RCF≤ 7 000 g； 細胞或細胞碎片沉降分離， 過濾、 透析、 親和柱提純； 大容量機型(4～12 L)常用于血站或血庫實驗室。

(2)通用離心機。 RCF≤30 000 g； 除具備低速功能外還部分兼顧核酸、 蛋白及質粒提取等高速功能

(3)高速離心機。 RCF≤100 000 g； 核酸、 蛋白及質粒提取； 兼顧亞細胞結構和病毒分離； 密度梯度離心。

(4)超速離心機。 RCF≤ 1 050 000 g； 核酸純化CsCl； 亞細胞結構、 細胞器、 病毒及脂蛋白分離； 密度梯度離心

1.2 常用離心參數

(1)離心速度。 在離心驅動系統帶動下轉頭旋轉的速度， 單位為每分鐘轉數(revolution per minute，RPM)(r/min)。

(2)相對離心力 。 物體以一定的角速度做圓 周運動就產生離心力 F=ω

2 r。 但離心力 要克服與其相垂直的地球重力(gravity)以及樣品粒子的摩擦力

和浮力影響(后兩者可忽略不計)， 故以RCF表示，RCF=ω2 r/980， 等于在離心場中作用于樣本粒子上的離心力相當于地球重力的倍數， 單位是重力加速度g(1 g＝ 980 cm/s 2 )， RCF1000× g則是重力加速度的1000倍。 RCF的大小與離心速度及在離心容器中粒子距心軸的路徑(實際離心半徑)有關， 即RCF=1. 12r(RPM/1000) 2 ， 故有、 平均和最小RCF之分。樣品粒子能否得到有效分離主要取決于RCF， 文獻中常給出RCF為離心條件。 轉頭額定轉速所對應的RCF可以通過離心半徑-RCF-RPM曲線換算， 但精確RCF值應查找生產廠轉頭參數表。

(3)沉降系數(sedimentation coefficient， S)。 是樣本粒子重要的物理化學參數， 以Svedbergs值(S值=10 -13 s)表示對應離心力樣品粒子的沉降速率， 不同S值樣品粒子所需離心時間(沉降至容器底部)的表達式為t=1/S ω

常見分離生物樣本的

(4)K因數值(K-factor)。 反映離心轉頭的效率，與其大小、 材質和速度有關。 利用K值可估算出某S值樣本粒子的沉降時間： t=K/S； K值越小， 轉頭離心效率越高， 粒子沉降所需時間越短 [5] 。

2 醫學實驗室離心機的離心技術

根據離心力與被離心物質間的相互作用方式， 可分為差速離心與密度梯度離心。

2.1 差速離心

差速離心是利用離心樣本組分中不同沉降系數粒子的沉降速度差別(如各細胞組分)， 經一定速度、 一定離心力及一定時間離心， 先后沉降而得到分離。 在此過程中樣本往往被分離為沉淀物和上清液兩部分，其前提是待分離的兩種或數種粒子的S值的差值足夠離心樣品 S值 RCF(g) RPM(r/min)細胞 ～10 7 ＞200 ＞1500細胞核 4× 10 6 ～10 7 600～800 3000

細菌、 線粒體 2× 10 4 ～7× 10 4 微粒體 50～1× 10 4 10 000～100 000 10 000～30 000病毒、 DNA 10～120 ～100 000 ～30000RNA 4～50 100 000～400 000 30 000～60 000蛋白質 2～25 400 000 60 000離心技術 固定角轉頭 水平轉頭 垂直轉頭

差速離心離心沉降離心時間短， 壁效應壁效應最小， 時間較長沉淀物涂于管壁

差速區帶離心離心路徑長度不適路徑長度好， 時間較長離心路徑短等密度離心離心路徑短

離心時間長離心時間最短