O ultracentrifugă este un instrument științific sau instrument care este capabil să rotească obiecte sau lichide foarte repede într-o cameră mică, comprimată. În funcție de scopul specific, aceste instrumente pot fi foarte mici sau destul de mari – multe se pot potrivi cu ușurință pe o masă, în timp ce altele ocupă încăperi întregi. Modul în care lucrează și obiectivele lor de bază sunt, de obicei, aproximativ aceleași, indiferent de specific. În general, ultracentrifugarea se realizează cu o viteză mai mare de 20,000 rpm și este folosită pentru a separa particulele minuscule unele de altele pentru a determina dimensiunile și greutățile moleculare ale acestora. De asemenea, este utilizat pe scară largă pentru a studia polimeri înalți, în special proteine, acizi nucleici, viruși și alte macromolecule biologice. Există versiuni pregătitoare și analitice ale acestui instrument și ambele sunt utilizate în știința polimerilor, biochimie și biologia moleculară. Deși mașinile sunt de obicei considerate sigure, vitezele la care funcționează pot prezenta unele riscuri, în special pentru operatorii care nu sunt atenți. De obicei, toți cercetătorii care vor folosi acest echipament și alte echipamente conexe necesită o pregătire temeinică.
Concept de bază și utilizări principale
De obicei, există câteva moduri diferite de a descompune materialele compozite în componentele lor individuale, dar centrifugarea este adesea o metodă preferată în multe dintre științele de cercetare. Rotirea compușilor în jurul unei axe fixe în timp ce se aplică o forță perpendiculară folosește fizica pentru a izola particulele și, în esență, a transforma lucrurile în componentele lor moleculare. Lichidele și soluțiile simple se vor separa adesea într-o centrifugă standard, care este un element de bază în multe săli de clasă de fizică și chimie. O ultracentrifugă funcționează în același mod, dar de obicei se rotește mult mai rapid și mai puternic, ceea ce o face potrivită pentru compuși și substanțe mai complexe. Aceste soiuri „ultra” sunt cele mai comune în cercetarea și dezvoltarea farmaceutică și sunt, de asemenea, utilizate în multe inginerie, adesea în ceea ce privește aplicațiile chimice și de mediu.
Modele pregătitoare
O ultracentrifugă preparativă este de obicei cel mai comun tip în laboratoare și centre de cercetare. Este folosit pentru a izola anumite particule pentru reutilizare și este considerat a fi un instrument de înaltă performanță, care este fiabil și eficient și funcționează rapid și silențios. Dispune de o varietate de rotoare care sunt potrivite pentru o serie de sarcini de separare utilizate în biologia celulară, biochimie și biologia moleculară. O probă poate fi rotită la o viteză mare până când componentele sale se separă, moment în care pot fi apoi izolate, măsurate și studiate în continuare. Cele mai multe unități de pregătire includ managementul automat al duratei rotorului, un ecran LCD color și capabilități de feedback pozitiv. Mulți sunt, de asemenea, capabili să transfere digital rezultatele pe computere și smartphone-uri.
Centrifuga analitica
Centrifugarea analitică este o altă utilizare posibilă pentru aceste tipuri de instrumente. Această tehnică măsoară proprietățile fizice ale particulelor de sedimentare și modul în care acestea se comportă în stare de soluție. Theodor Svedberg a inventat versiunea analitică a acestui instrument și a câștigat Premiul Nobel pentru Chimie pentru cercetările pe care le-a efectuat cu acesta. Este cel mai frecvent în cercetarea biomedicală.
În scenariile analitice, probele sunt centrifugate într-o celulă, iar un sistem optic proiectează o imagine a celulei pe un computer sau film în timp real. Cele mai comune tipuri de experimente pe bază analitică sunt cele în viteza de sedimentare și echilibru, care oferă informații despre formele, dimensiunile și modificările conformaționale ale macromoleculelor.
Pericole și riscuri
Există pericole asociate cu utilizarea unei ultracentrifuge, deoarece funcționează la viteze foarte mari și folosește adesea soluții care implică substanțe chimice dure. Ambii acești factori creează solicitări mecanice care pot cauza uzura rotoarelor. În plus, rotoarele trebuie încărcate și echilibrate corect, altfel se pot desprinde, provocând daune semnificative, răniri și chiar explozii. Fiecare instrument trebuie să primească întreținere regulată, iar utilizatorii ar trebui să fie instruiți corespunzător pentru a-l încărca și echilibra corect. De asemenea, se recomandă curățarea regulată a rotoarelor, atât pentru siguranță, cât și pentru precizie.