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離心技術(shù)是將含有微小顆粒的懸浮液置于轉(zhuǎn)頭中，利用轉(zhuǎn)頭繞軸旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力，將懸浮的微小顆粒按密度或質(zhì)量的差異將其分離的方法。隨著離心技術(shù)的不斷發(fā)展及離心裝置的不斷完善，離心機(jī)的最大額定轉(zhuǎn)速不斷提高，經(jīng)歷了低速、高速、超速等發(fā)展階段。離心機(jī)的結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜，加入了冷凍系統(tǒng)、真空系統(tǒng)及具有自動(dòng)控制功能的操作系統(tǒng)等，分析用超速離心機(jī)還裝有分析光學(xué)系統(tǒng)，可用于樣品的定量分析。電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制程序的引入使得樣品相對(duì)分子質(zhì)量、沉降系數(shù)及擴(kuò)散系數(shù)等的測(cè)定自動(dòng)化，為提高測(cè)定速度和測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性提供了有利的條件。
一 基本原理
(一)相對(duì)離心力
離心技術(shù)是根據(jù)微小顆粒物質(zhì)在離心場(chǎng)中的行為建立并發(fā)展起來的。離心機(jī)的轉(zhuǎn)頭能夠以穩(wěn)定的角速度做圓周運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)大的輻射向外的離心力場(chǎng)，它賦予處于其中的任何物體一個(gè)離心加速度，使之受到一個(gè)外向的離心力。離心機(jī)所產(chǎn)生的離心場(chǎng)（Ｇ)，通常以如下方程式表示：
Ｇ＝ω2ｒ
式中，ω為轉(zhuǎn)頭的角速度，以rad/s表示,ｒ?yàn)樾D(zhuǎn)半徑（物質(zhì)質(zhì)點(diǎn)所處位置與旋轉(zhuǎn)中心的距離)。離心場(chǎng)通常用相對(duì)離心力RCF表示，符號(hào)FRC，也就是離心力的大小相當(dāng)于地心引力（即重力加速度ｇ)的倍數(shù)來表示，即:
FRC=ω2ｒ/ｇ
公式進(jìn)一步推導(dǎo):FRC=1.119×10-5×ｎ2ｒ
式中ｎ為轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)速，以轉(zhuǎn)／分，簡(jiǎn)寫成r／min)表示；ｇ為重力加速度，等于980.6cm/s2.從式中可看出離心機(jī)的轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)速和相對(duì)離心力ｇ或×ｇ之間可以互相換算。醫(yī) 學(xué)全,在線.搜集.整理payment-defi.com一般在低速離心時(shí)（轉(zhuǎn)速小于5000r／min)，相對(duì)離心力的大小常用r/min來表示，而超速離心時(shí)則用×ｇ來表示。
(二)沉降系數(shù)
沉降系數(shù)是指單位離心場(chǎng)作用下顆粒沉降的速度，以Ｓ來表示，
Ｓ＝ｖ／（ω２ｒ)。
當(dāng)我們對(duì)某些生物高分子和亞細(xì)胞器組分的化學(xué)結(jié)構(gòu)、相對(duì)分子質(zhì)量還不了解時(shí)，可以用沉降系數(shù)對(duì)它們的物理特性進(jìn)行初步描述，將它們區(qū)分開來。例如大腸桿菌核蛋白體是70S，它由兩個(gè)亞基組成，用超離心的方法測(cè)得其沉降系數(shù)分別為30S和50S，當(dāng)我們還不清楚它們的結(jié)構(gòu)時(shí)就暫以30S和50S命名以示區(qū)別。
沉降系數(shù)Ｓ的值與顆粒的大小、形狀和密度，以及離心所使用的介質(zhì)的密度和粘度有關(guān)，而與轉(zhuǎn)頭的速度和類型無關(guān)。
因?yàn)閷?shí)際測(cè)定沉降系數(shù)的條件各不相同，必須進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化才能準(zhǔn)確地描述顆粒特性。
公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)是20℃的水，它的密度和粘度（ρ20，w，η20，w)是已知的。在這種標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)中所確定的顆粒的沉降系數(shù)只依賴于顆粒本身的兩個(gè)參數(shù)，即顆粒大小和密度，而這兩個(gè)參數(shù)可以用離心的方法確定。顆粒在20℃水中的沉降系數(shù)稱為其沉降常數(shù)Ｓ20,w. Ｓ20,w與它的測(cè)量狀態(tài)無關(guān)，因而具有通用的特性。
確定沉降常數(shù)沒有必要一定在水中進(jìn)行離心。如果已知介質(zhì)的特征值（ρm，ηm)，就可利用在該介質(zhì)中離心的數(shù)據(jù)確定沉降系數(shù)Ｓ，再將Ｓ20,w的表達(dá)式除以Ｓ的表達(dá)式，即可求出顆粒的沉降常數(shù)。
(三)沉降速度
沉降速度是指在強(qiáng)大的離心力作用下，單位時(shí)間內(nèi)物質(zhì)顆粒沿半徑方向運(yùn)動(dòng)的距離。顆粒沉降速度與下面三方面因素有關(guān)：
（１)顆粒本身的性質(zhì) 沉降速度與顆粒直徑和密度成正比。密度相同時(shí)大顆粒比小顆粒沉降快；大小相同時(shí)，密度大的顆粒比密度小的沉降快。
（２)介質(zhì)的性質(zhì) 沉降速度與介質(zhì)的粘度、密度成反比，介質(zhì)粘度、密度大，則顆粒沉降慢。
（３)離心條件 顆粒沉降速度與離心時(shí)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)半徑成正比。如果其他的條件不變，沉降速度隨著ｒ的增大而增大，在進(jìn)行速度區(qū)帶離心時(shí)，ｒ?qū)Τ两邓俣鹊倪@種影響不利于達(dá)到滿意的分離效果，所以需要在沿半徑方向上相應(yīng)地增加介質(zhì)的密度和粘度以克服ｒ的增加造成的影響。
(四)沉降時(shí)間
分離某物質(zhì)所需的時(shí)間常用反復(fù)多次的實(shí)驗(yàn)來取得。如果已知該物質(zhì)的一些物理特性，也能用沉降時(shí)間來計(jì)算分離該物質(zhì)所需的分離時(shí)間。樣品顆粒完全沉降到管底內(nèi)壁的時(shí)間tm，可以下列方程式表示：
tm=(1/S)*( lnx2- lnx1)/ ω2式中，
ｘ2表示旋轉(zhuǎn)中心到離心管底內(nèi)壁的距離;
ｘ1表示旋轉(zhuǎn)中心到樣品溶液彎月面之間的距離
S表示樣品沉降系數(shù)
