Центрифугування клітин крові: суть методи, етапи процесу та види центрифуг

Центрифуги забезпечують невід'ємну підтримку в різних галузях медичної науки, сприяючи розвитку діагностичних методик, терапевтичних підходів і дослідницьких проектів. Це лабораторне обладнання застосовується для підготовки зразків, діагностики захворювань і розробки нових лікарських засобів.

Значення центрифугування

У медичній сфері застосування центрифуг охоплює широкий спектр завдань, включаючи:

розділення плазми та форменних елементів крові;
очищення вірусів, антигенів та антитіл;
підготовку вакцин.

Центрифугування відіграє критичну роль в трансфузіології, де воно дозволяє ефективно розділяти компоненти крові для подальших переливань. Крім того, цей метод широко використовується в молекулярній біології і біохімії для ізоляції РНК, ДНК та білків, що сприяє генетичним дослідженням і розробці ліків.

Суть центрифугування

Центрифугування базується на різниці в поведінці частинок в центробежному полі, яке створюється центрифугою. Процес включає розміщення зразка в пробірці в роторі, який запускається за допомогою приводу центрифуги. Важливі параметри для розділення частинок включають швидкість обертання ротора, тривалість процесу та радіус ротора. Для сферичних частинок швидкість седиментації залежить від прискорення, радіуса та щільності частинок, а також від в'язкості середовища, в якому відбувається седиментація.

Типи центрифугування

Препаративне центрифугування

Спрямоване на виділення компонентів зразка для подальшого аналізу.
Широко використовується для виділення клітин з суспензій, біологічних макромолекул і т.д.

Аналітичне центрифугування

Використовується для вивчення поведінки біологічних макромолекул у центробежному полі.
Дозволяє отримувати дані про масу, форму та розміри молекул у невеликих об'ємах зразка.

Класифікація лабораторних центрифуг

Препаративні ультрацентрифуги

Досягають швидкості до 75,000 об/хв і максимального прискорення 510,000 g.
Оснащені системами охолодження та вакуума.
Ротори виготовляються з титанових або алюмінієвих сплавів.
Вал ротора гнучкий для зменшення вібрації.

Центрифуги загального призначення

Мають максимальну швидкість до 6,000 об/хв і вмістимість до 6 літрів.
Застосовуються в медичних лабораторіях.
Вимагають точного балансування завантажуваних ємностей.

Швидкісні центрифуги

Максимальна швидкість до 25,000 об/хв з прискоренням до 89,000 g.
Оснащені системою охолодження для запобігання перегріву.
Працюють з об'ємом до 1.5 літра та оснащені кутовими роторами або роторами зі змінними склянками.

Центрифугування клітин є критичним процесом у стандартних клітинних експериментах, що забезпечує повне осідання прилиплих зразків на дно пробірки і підтвердження концентрації клітин. Цей процес дозволяє використовувати отцентрифуговані зразки в подальших експериментах. Різні типи клітин і органел треба розділяти застосуванням спеціалізованих підходів до центробежного розподілу.

Методи центрифугування клітин

Основні методи центрифугування клітин включають диференційне центрифугування та центрифугування в градієнті щільності. Диференційне центрифугування ефективно розділяє частки різних розмірів та форм у гетерогенній суміші, використовуючи поступове збільшення центробежної сили. Цей метод застосовний для ізоляції мітохондрій, хлоропластів, білків та вірусів, починаючи з відносно низької швидкості для осідання часток високої щільності та поступового збільшення швидкості для розділення часток меншого розміру.

Центрифугування в градієнті щільності, що включає зональне центрифугування та центрифугування за ізоплотністю, служить для розділення часток за щільністю. Зональне центрифугування оптимально для розділення клітин або органел з однаковою щільністю, але різними розмірами, за допомогою середовища з градієнтом щільності, такого як сахароза або гліцерин. Центрифугування за ізоплотністю дозволяє розділяти частки різної щільності, досягаючи рівноваги за достатньої центробежної сили і часу в середовищі з неперервним градієнтом, використовуючи для цього середовища, такі як перкол.

Основні етапи

Проведення центрифугування вимагає строгого дотримання певної послідовності дій для забезпечення точності результатів і безпеки процесу. Ось основні етапи:

Розрахунок швидкості обертання і часу. Перед початком процедури необхідно визначити оптимальну швидкість обертання ротора і тривалість центрифугування, базуючись на типі зразка і бажаних параметрах розділення. Швидкість обертання, зазвичай виражена в обертах в хвилину (об/хв), і час повинні бути підібрані так, щоб максимізувати ефективність розділення компонентів без пошкодження клітин або молекул.
Завантаження і вивантаження ротора з дотриманням заходів безпеки. Важливо строго дотримуватися інструкцій з завантаження ротора центрифуги, розподіляючи зразки рівномірно для запобігання дисбалансу. Важливо переконатися, що всі пробірки заповнені до одного рівня і правильно закриті. Після завантаження ротор закривається і фіксується відповідно до протоколу безпеки пристрою. Після закінчення центрифугування ротор слід обережно вивантажити, дотримуючись тих же принципів балансування.
Контроль параметрів центрифугування (швидкість, час, температура). У процесі центрифугування критично важливо контролювати параметри пристрою, включаючи швидкість обертання, час центрифугування і температуру, якщо вона регулюється. Деякі зразки можуть вимагати строгого збереження низької температури для запобігання денатурації білків або інших біохімічних змін. Точне дотримання встановлених параметрів забезпечує повторюваність і надійність експериментальних результатів.

Ці етапи складають фундаментальну основу для ефективного і безпечного використання центрифуг в лабораторній практиці, дозволяючи досягати високого рівня розділення компонентів зразка при мінімізації ризику для оператора та обладнання.