Центрифуги и центрифугирование

Центрифугирование на центрифугах проводит разделение смесей, состоящих из двух или нескольких компонентов с разной удельной плотностью. Разделение частиц с помощью центрифугирования основано на разной скорости осаждения частиц в центробежном поле центрифуги.

В лабораторной практике чаще всего применяют препаративное центрифугирование. Препаративное центрифугирование основанно на различиях в скорости оседания частиц, отличающихся друг от друга плотностью и размерами.

Разделяемый материал, в лабораториях это чаще всего кровь, по мере увеличения скорости центробежного ускорения центрифуги распределяется по плотности и размерам частиц вдоль пробирки. На дно пробирки осаждаются форменные элементы крови (эритроциты, лейкоциты), в надосадке — плазма или сыворотка крови.

Для разделения крови в лабораториях используют центрифуги общего назначения. Они обеспечивают центрифугирование со скоростью до 8000 оборотов в минуту, относительное центробежное ускорение до 6000 оборотов в минуту. Отличаются центрифуги друг от друга емкостью, рядом сменных роторов. Во всех центрифугах данного типа роторы жестко крепятся на валу привода, центрифужные пробирки должны быть вместе с находящимся в них биоматериалом тщательно уравновешены и различаться по весу не более чем на 0,25 грамм. При неполной загрузке ротора центрифуги пробирки должны быть размещены симметрично, одна против другой. Таким образом, обеспечивается равномерное распределение пробирок относительно оси вращения ротора.

Например, мини-центрифуга СМ-6 со скоростью вращения ротора 1000, 1500, 2750 оборотов в минуту рассчитана на 12 пробирок в роторе, применяется для разделения растворов на фракции. Данная центрифуга используется в клинической биохимии, биологии, аналитической химии и так далее.

Мини-центрифуга СМ-70 имеет счетчик определения гематокритного числа. Ее конический ротор рассчитан на 8 капилляров, помещаемых в съемные адаптеры. Система управления центрифуги обеспечивает поддержание оборотов, и автоматическое отключение через заданный интервал времени.

Органические растворители при очистке биологических суспензий

Сущность метода очистки органическими растворителями заключается в том, что к суспензии добавляют, например, 5-30% хлороформа и смесь подвергают интенсивному перемешиванию. Степень очистки зависит от количества хлороформа и продолжительности перемешивания. Эмульгирование смеси осуществляют на коллоидных мельницах, размельчителях тканей, ультразвуковых дезинтеграторах. Интенсивное и продолжительное перемешивание способствует увеличению активной поверхности взаимодействующих компонентов – белка и хлороформа, что сопровождается более полной денатурацией белка и повышением степени очистки. Полученную эмульсию осветляют в режиме низкоскоростного центрифугирования или сепарирования.

К недостатку указанного ваше метода очистки относится то, что при очистке к суспензии добавляют от 5 до 30% хлороформа, работа с которым в больших количествах крайне нежелательна, так как данное вещество ядовито. Поэтому исследователи уделяют большое внимание поиску и разработке безвредных способов очистки. Среди химических способов очистки вируссодержащих суспензий этим требованиям в некоторой степени удовлетворяют методы с применением флокулянтов.

Для целей химической очистки с успехом применяются катионные полиэлектролиты, из которых наибольший интерес представляют полиэтиленимин (ПЭИ) с мол. м. 40 000, полиэтиленполиамин, высокомолекулярный полигуниадин с мол.м. 20 000-50 000, анионит ВА-2 с мол. м. 50 000. Действие, например, ПЭИ основано на связывании взвешенных и коллоидных частиц загрязнений молекулой полимера и образованием в результате этого прочных полимерных мостиков с появлением тяжелых быстро осаждающихся хлопьев. Молекулы ПЭИ содержат множество положительно заряженных полярных групп. Отсюда способность ПЭИ реагировать с веществами, в составе которых есть функциональные группы, носители кислотных свойств. Оптимальная концентрация флокулянта, используемая для коагуляции белков в вируссодержащих суспензиях от 0,05 до 0,1% от объёма жидкости [Борисов В.В. и др. 1995].

В.В.Борисов и др. (1992) для очистки концентрированных препаратов инактивированного вируса ящура типов А₂₂, О и Азия-1 применяли два способа: обработку суспензии с добавлением 2-3% хлороформа и с использованием высокомолекулярного полигуанидина в концентрации 0,005-0,02% с последующим центрифугированием. Авторами было установлено, что потери 146S компонента вируса ящура после обработки концентрата хлороформом составляли 26-31%, а после очистки полигуанидином – 12-18%.

Процесс флокуляции зависит в значительной степени от следующих факторов: правильного выбора дозы флокулянта, рH, температуры, быстроты смешивания и содержания примесей. Промежуток времени подбирают таким, чтобы обеспечивалось равномерное распределение флокулянта по всему объёму суспензии. Обычно это время составляет 1-4 минуты. Отличительной особенностью очистки суспензии с помощью флокулянтов от очистки с органическими растворителями является то, что после добавления флокулянта интенсивное перемешивание не допускается, что накладывает определенные ограничения на возможности данного метода в плане получения предельно очищенных вируссодержащих суспензий. Общим недостатком данных методов очистки является то, что как при использовании отдельных веществ, так и при различных их комбинациях в лучших случаях степень очистки не превышает 80-85%. Повышение качества вирусных препаратов за счет снижения количества балластных белков и увеличения содержания вируса достигается совмещением процесса концентрирования и очистки вируса.