什么是超速离心机：完整指南

你还在为无法分离那些微小病毒颗粒的标准设备而苦恼吗？ 

我们认为，对于高风险的研究而言，仅仅依靠一台基本的旋转器是远远不够的。操作这些高速仪器绝对是一种享受，因为每一寸表面都无比稳定，而且物理拉力也异常强大。 

如果您想要获得完美无瑕、没有任何机械抖动的样品，让我们来看看为什么这些机器是现代实验室真正的主力军。

关键精华

• 强大的物理拉力胜过单纯的速度： 过分关注每分钟转速是一个常见的错误。施加在样品上的实际拉力才是确保最终产品纯度极高的真正指标。
• 将液体分离发挥到极致： 日常设备处理常规准备工作完全没问题，但要捕捉微观元素，就绝对需要超高速旋转仪器的强大物理压力。
• 高水平医学研究必不可少的硬件： 这些顶级系统能够产生远超 100,000 xg 的人工拉力，从而干净地分离出病毒颗粒和遗传物质等微小的组成单元。
• 扩大日常运营产出： 高级选项如 Torontech TT-UltraC30 通过在提供 110,000 xg 的同时提供宽敞的 6 升处理容量，填补了极端拉力与大规模设施需求之间的差距。
   

什么是超速离心机？

简而言之，这类机器之一是一种高度专业化的超高速旋转装置，其设计目的是使转子以极高的速度旋转，从而产生巨大的人工拉力。虽然标准装置可能产生数万g的拉力，但我们认为真正的高速系统应该远远超过100,000万g。 

事实上，顶级单元的设计转速可达 150,000 rpm，力超过 1,000,000 xg（，2019）。

分析方法与制备方法

在我们协助各个实验室工作的过程中，我们发现完成这项工作主要有两种方式。 

您可以使用“监测与检测”方法（分析法），该方法利用光跟踪传感器实时观察物质的沉降情况。这主要用于表征溶液中物质的质量、尺寸、形状和分子间相互作用。

然后是“分离和纯化”方法（制备），它就像一支重型运输队，根据其大小、密度和流动性，物理地挑选和清理微小的大分子或颗粒，用于实际的医疗生产。 

我们在此不赘述所有细节。如果您想全面了解这两种方法的优劣，我们强烈建议您阅读我们那篇对分析型和制备型超速离心机进行比较的详细文章：《制备型与分析型超速离心机的比较》。

沉积科学

我们认为，要真正发挥实验室分离技术的最大效用，需要对实际的物理原理有透彻的理解，而不仅仅是知道该按哪些按钮。整个过程基于一种微妙的平衡。物理力将颗粒向外推（沉降），而自然扩散则试图将它们推回（扩散）。

对于DNA或病毒这类微小成分而言，正常的重力太弱，根本无法克服液体中使其漂浮的随机晃动。通过产生巨大的人工引力，我们可以迫使粒子根据其大小、形状、密度、液体粘度和转子速度而运动。

• 质量和重量： 我们认为，这是最简单的部分。较重的物体落到底部的速度更快。
• 密度： 我们发现，液体分层是科学中最巧妙的技巧之一，它可以让物质在液体中移动，直到到达与周围液体稠度相匹配的位置。一个经典的例子是，通过运行浓稠的糖混合物，从人体血液中分离出特定的携带脂肪的蛋白质。
• 斯韦德贝格单元（S）： 我们经常看到人们对这个数字感到困惑。它仅仅表示微小分子在旋转时的运动状态。我们认为，了解这些分级是预测细胞组分如何分离的关键。一个完美的假设例子是将细菌的蛋白质组成单元（分级为70S）与人类细胞组分（分级为80S）分离。
   

优化性能：转速与 RCF

我们发现最常见的错误之一是人们过分关注转速（RPM）。虽然转速可以衡量物体转动的速度，但我们认为相对离心力（RCF）才是真正能得出你想要结果的唯一指标。

这种力取决于转速以及转子的宽度。我们认为，如果转子形状设计得当，机器并不一定需要市面上最高的转速。例如，我们设计的 TT-UltraC30 转速为 31,200 转/分，却能达到惊人的 110,000 x g 的重力加速度。

此外，我们认为一套可靠的真空吸气装置对于严肃的研究工作至关重要。在这样的转速下，空气与转子摩擦甚至可能导致样品沸腾。我们采用智能真空系统，因为我们相信硬件应该始终处于保障研究安全的关键位置。

关键转子选择

在我们看来，转子才是机器的真正灵魂。选错转子会导致产量完全令人失望：

• 固定角度转子： 这些装置能将试管固定在一个刚性、不动的角度。我们认为它们是快速捕获病毒或纳米颗粒的最佳选择，因为它们能承受最大的作用力。在标准的实验室操作中，细胞代谢废物会被冲击到试管底部，而纯净的蛋白质液体则会漂浮在顶部。
• 摆动式转子： 这些铰链向外折叠直至完全展开。我们认为，这对于层析工作至关重要，能够确保DNA或RNA形成清晰平整的条带。如果研究团队需要使用高盐化学混合物提取完美的平整环状细菌DNA条带，那么他们使用的正是这种设备。
   

高速离心机与超速离心机

图片

在探讨硬件差异之前，我们认为有必要先明确日常离心过程与极限超高速离心过程之间的区别。常规离心（离心分离）是利用离心力分离成分的通用技术，它包括低速、高速和超高速三种级别。

像 PRO 1406/1406R 这样的标准低速离心机，依靠适度的重力来分离体积较大的物质。例如，它可以将完整的红细胞从清澈的血液中分离出来。这是实验室日常工作中非常重要的一部分。

更进一步，高速离心机 PRO 2418/2418R 和高速离心机 PRO 2415/2415R 等型号的离心力可达约 20,000×g。这些设备在常规血清制备中非常有效，去除过量脂质（脂血）的效果几乎与顶级型号一样好，且临床上无显著差异。

但超高速旋转（超离心）则完全是另一回事。它是这一工艺的高端分支。我们认为，它是将同样的物理概念发挥到极致，把物理拉力提升到一个令人难以置信的程度，从而彻底克服了导致肉眼不可见的微粒在水中漂浮的微观随机弹跳。

如果你要从完整的细胞转移到微小的病毒片段或分离外泌体，我们认为投资一台超高级机器是绝对必要的。

想象一下典型的实验室场景：一个团队在使用标准台式设备尝试获取纯净的细胞信使泡（外泌体）时，不断遇到令人沮丧的瓶颈。 

基础设备的离心力不足，只能得到一堆杂质混杂的浑浊样品。而换用超速离心机强大的离心力后，遇到同样问题的团队就能立即解决纯度问题，获得所需的纯净样品。

核心实验室应用

我们始终对客户如何利用这些机器突破技术极限而感到惊叹。通过运用强大的作用力，研究人员可以精准地靶向病毒、病毒颗粒、蛋白质、蛋白质复合物、脂蛋白、RNA、质粒DNA和纳米颗粒。

• 蛋白质纯化： 我们认为这是研制新药的主要基础。
• 细胞分级分离： 我们认为，这是找出细胞内微小组成部分并观察其功能的最佳方法。
• 病毒学研究： 鉴于目前疫苗研发的重点，我们认为这些设备是获取医学研究所需纯净病毒片段的黄金标准。一个主要应用场景是分离出高度特异性的递送载体，例如慢病毒或腺相关病毒，用于先进的基因疗法。
• 核酸分离： 我们认为使用液态层是获得基因图谱所需材料量的最可靠方法。
• 材料科学： 我们看到，在高科技材料领域，用于净化微小聚合物和颗粒的技术应用大幅增长。一个常见的工业应用案例是，从中分离出特定直径的微小金颗粒，以确保它们在医疗检测试剂盒中发挥预期作用。
   

战略运营效益

根据我们的经验，升级实验室的离心能力所带来的好处远远不止速度快。

• 样品纯度极高： 我们认为，能够分辨出密度略有不同的部分，正是世界一流研究脱颖而出的关键所在。
• 热保护： 因为旋转会产生热量，所以我们认为顶级冷却是脆弱蛋白质的安全要求。
• 增长能力： 我们经常看到实验室在处理少量液体时遇到困难。对于中等规模的实验室，升级到高容量高速离心机 PRO 2515/2515R 来处理更大的日常批次是明智之举。然而，对于那些需要大规模超高速离心的用户来说，一台能够一次性离心 6 升液体的超速离心机将彻底改变繁忙实验室的工作方式。
   

相关文章：如何选择最佳的落地式或台式超速离心机

安全与合规标准

我们坚信，安全措施绝不应被视为可有可无。这些机器蕴含着巨大的动能，我们认为我们的职责就是为其配备一切可能的防护措施。

• 智能安全： 我们认为，自动识别转子和发现不平衡等功能对于防止机器故障至关重要。
• 转子生命周期管理： 我们发现，检查金属磨损情况常常被忽略。我们建议使用智能系统，记录每次运行情况，以便了解转子何时出现磨损。
• 合规性： 我们认为，用于制造药品的设备必须符合全球安全标准才能通过任何官方检查。
   

选择合适的超速离心机

挑选新工具时，我们建议您不要被花哨的广告所迷惑。我们认为，您应该重点关注吸力、真空吸尘效果以及维护是否方便。

我们打造的超高速冷冻离心机 TT-UltraC30，旨在成为现代实验室处理大量物料的理想解决方案。它填补了原始处理能力与大规模处理能力之间的空白。

我们认为TT-UltraC30是最佳选择的原因：

• 能力： 110,000 xg 的抗拉强度足以应对你交给它的最艰巨的任务。
• 容量： 6 升的空间可以极大地扩展您的工作空间。
• 可靠性： 即使机器全力运转，我们的冷却系统也能将温度保持在极低的 4°C。
• 安全性： 采用智能技术，能够识别自身部件，并在运行过程中保持稳定。

我们相信，通过投入资源研发多功能、高容量的设备，实验室可以为下一波科学突破做好准备。