离心技术的原理是利用物体高速旋转时产生的强大离心力,使置于旋转体中的悬浮颗粒发生沉降或漂浮,从而实现颗粒的浓缩或分离。当悬浮颗粒密度大于周围介质密度时,颗粒会离开轴心方向移动,发生沉降;如果颗粒密度低于周围介质的密度,则颗粒会朝向轴心方向移动而发生漂浮。
离心力(F)的计算公式为:
\[ F = m \omega^2 r \]
其中:
\( m \) 是沉降粒子的有效质量
\( \omega \) 是粒子旋转的角速度
\( r \) 是粒子的旋转半径
相对离心力(RCF)通常用地球引力的倍数来表示,例如25000×g,则表示相对离心力为25000。
根据离心原理,可以设计多种离心方法,包括:
差速离心法:
通过逐步增加相对离心力,使一个非均相混合液内形状不同的大小颗粒分步沉淀。
密度梯度离心法:
离心前在离心管内装入分离介质(如蔗糖、甘油等),形成连续的或不连续的密度梯度介质,然后加入样品进行离心,利用各颗粒在梯度液中沉降速度或漂浮速度的不同,使具有不同沉降速度的颗粒处于不同密度的梯度层内,达到彼此分离的目的。
沉降平衡离心法:
根据被分离物质的浮力密度差别进行分离,所用的介质起始密度约等于被分离物质的密度,介质在离心过程中形成密度梯度,被分离物质沉降或上浮到达与之密度相等的介质区域中停留并形成区带。
离心技术广泛应用于生物科学、生物化学和分子生物学研究领域,主要用于各种生物样品的分离和制备。