Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Ультрацентрифуга

Ультрацентрифуга представляет собой центрифугу оптимизирован для прядения ротор с очень высокой скоростью, способный генерировать ускорение как высоко как 1 000 000 г (ок. 9 800 км / с² ). [1] Существует два типа ультрацентрифуг: препаративные и аналитические. Оба класса инструментов находят важное применение в молекулярной биологии , биохимии и науке о полимерах . [2]

История [ править ]

В 1924 году Теодор Сведберг построил центрифугу, способную генерировать 7000 g (при 12000 об / мин), и назвал ее ультрацентрифугой, чтобы сопоставить ее с ультрамикроскопом , который был разработан ранее. В 1925-1926 годах Сведберг построил новую ультрацентрифугу, которая позволяла поля до 100 000 g (42 000 об / мин). [3] Современные ультрацентрифуги обычно классифицируются как разрешающие более 100 000 g. [4] Сведберг получил Нобелевскую премию по химии в 1926 году за исследования коллоидов и белков с использованием ультрацентрифуги. [5] [6] [3]

Вакуумная ультрацентрифуга была изобретена Эдвардом Грейдоном Пикелсом на физическом факультете Университета Вирджинии . Это был его вклад в создание вакуума, который позволил уменьшить трение, возникающее на высоких скоростях. Вакуумные системы также позволяли поддерживать постоянную температуру по всему образцу, устраняя конвекционные токи, которые мешали интерпретации результатов осаждения. [7]

Сравнение серийных номеров 1 и 1000 аналитической ультрацентрифуги Spinco Model E, 1965 г.

В 1946 году Пикелс стал соучредителем Spinco (Specialized Instruments Corp.), чтобы продавать аналитические и препаративные ультрацентрифуги на основе его конструкции. Пикелс посчитал свою конструкцию слишком сложной для коммерческого использования и разработал более простую в использовании и надежную версию. Но даже с улучшенной конструкцией продажи аналитических центрифуг оставались низкими, и Spinco чуть не обанкротилась. Компания выжила, сконцентрировавшись на продажах моделей препаративных ультрацентрифуг, которые становились популярными в качестве рабочих лошадок в биомедицинских лабораториях. [7] В 1949 году Spinco представила модель L, первую препаративную ультрацентрифугу, которая развивала максимальную скорость 40 000 об / мин . В 1954 году компания Beckman Instruments (позже Beckman Coulter) приобрел компанию, составив основу ее подразделения центрифуг Spinco. [8]

Инструменты [ править ]

Доступны ультрацентрифуги с широким спектром роторов, подходящих для самых разных экспериментов. Большинство роторов предназначены для удержания пробирок, содержащих образцы. Роторы поворотного ковша позволяют трубам висеть на шарнирах, так что трубки переориентируются в горизонтальное положение при первоначальном ускорении ротора. [ необходима цитата ] Роторы с фиксированным углом сделаны из единого блока материала и удерживают трубы в полостях, просверленных под заданным углом. Зональные роторы предназначены для хранения большого объема образца в одной центральной полости, а не в пробирках. Некоторые зональные роторы способны динамически загружать и выгружать образцы, в то время как ротор вращается с высокой скоростью.

Препаративные роторы используются в биологии для гранулирования мелких фракций частиц, таких как клеточные органеллы ( митохондрии , микросомы , рибосомы ) и вирусы . Их также можно использовать для градиентного разделения, при котором трубки заполняются сверху вниз с увеличивающейся концентрацией плотного вещества в растворе. Градиенты сахарозы обычно используются для разделения клеточных органелл. Градиенты цезиясоли используются для разделения нуклеиновых кислот. После того, как образец вращается с высокой скоростью в течение времени, достаточного для разделения, ротору дают возможность плавно остановиться, и градиент осторожно откачивается из каждой трубки, чтобы изолировать разделенные компоненты.

Опасности [ править ]

Огромная кинетическая энергия вращения ротора в действующей ультрацентрифуге делает катастрофический отказ вращающегося ротора серьезной проблемой, поскольку он может эффектно взорваться. Роторы обычно изготавливают из металлов с высокой прочностью и весом, таких как алюминий или титан. Стрессы повседневного использования и агрессивные химические растворы в конечном итоге приводят к износу роторов. Правильное использование прибора и роторов в рекомендуемых пределах и тщательное обслуживание роторов для предотвращения коррозии и обнаружения износа необходимы для снижения этого риска. [9] [10]

Совсем недавно некоторые роторы были изготовлены из легкого композитного материала из углеродного волокна, который на 60% легче, что привело к более быстрому ускорению / замедлению. Роторы из углеродного волокна также устойчивы к коррозии, что устраняет основную причину выхода из строя ротора. [11]

См. Также [ править ]

  • Аналитическое ультрацентрифугирование
  • Газовая центрифуга
  • Теодор Сведберг
  • Дифференциальное центрифугирование
  • Ультрацентрифугирование с плавучестью
  • Центрифуга типа Zippe

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Оптима МАКС-XP" . Проверено 20 февраля 2016 .
  2. ^ Сьюзан Р. Миккельсен и Эдуардо Кортон. Биоаналитическая химия, гл. 13. Методы центрифугирования. John Wiley & Sons, 4 марта 2004 г., стр. 247-267.
  3. ^ а б «Лекция Сведберга» . Проверено 18 февраля 2019 .
  4. ^ "Центрифуги Бекмана" . Проверено 18 февраля 2019 .
  5. ^ "Сведберг" . Проверено 23 июня 2010 .
  6. ↑ Джо Розен; Лиза Куинн Готард. Энциклопедия физических наук . Издание информационной базы; 2009. ISBN 978-0-8160-7011-4 . п. 77. 
  7. ^ a b Эльзен Б. Вакуумная ультрацентрифуга. В: Энциклопедия технологий 20-го века, Колин Хемпстед и Уильям Уортингтон, ред. Рутледж, 2005. стр. 868.
  8. ^ Арнольд О. Бекман: ​​сто лет передового опыта. Арнольд Текрей и Майнор Майерс-младший. Филадельфия: Фонд химического наследия, 2000 г.
  9. ^ Beckman Instruments, Spinco Division. Уведомление о срочном корректирующем действии: Реклассификация для минимизации опасности химического взрыва ультрацентрифуги. 22 июня 1984 г.
  10. ^ Гудман, Т. Безопасность и защита центрифуг. Американская лаборатория, 01 февраля 2007 г.
  11. ^ Piramoon, Шейла. «Углеродные волокна повышают гибкость центрифуг: достижения в области роторов центрифуг на протяжении многих лет привели к повышению производительности лабораторий». Лабораторное оборудование Март 2011 г .: 12+. Справочный центр ЗОЛОТО. Интернет. 15 февраля 2015 г.


Внешние ссылки [ править ]

  • 07702 / pdf Современное аналитическое ультрацентрифугирование в науке о белках: обзор учебного пособия
  • [1]
  • Аналитическое ультрацентрифугирование как современный инструмент биомолекулярных исследований.
  • Многосигнальный анализ
  • Теория Гилберта-Дженкинса
  • Отчет о взрыве ультрацентрифуги.