Cosa sono le centrifughe da laboratorio?

Di Paul Heney | 31 maggio 2023

Le centrifughe da laboratorio fanno girare i campioni liquidi ad alta velocità per separare le sostanze in base alla loro massa. Solitamente sono costituiti da un asse motorizzato verticale attorno al quale può ruotare un rotore e da un pozzo di caricamento superiore con una copertura sopra. Il rotore è generalmente progettato per contenere in modo sicuro speciali provette da centrifuga che si adattano perfettamente al rotore e utilizzano plastica o vetro ad alta resistenza. Le centrifughe più piccole sono unità da banco, mentre le centrifughe più grandi sono a pavimento. Le velocità di rotazione vanno da circa 4.000 giri al minuto per le centrifughe cliniche a bassa velocità a circa 20.000 giri al minuto per le centrifughe micro e ad alta velocità, mentre le moderne ultracentrifughe ruotano a velocità superiori a 40.000 giri al minuto.

In genere, i rotori ad angolo fisso mantengono le provette dei campioni ad un angolo fisso, con un semplice blocco di materiale contenente fori in cui vengono inserite le provette. I rotori a tazze oscillanti contengono cerniere per ciascun tubo, in modo che i tubi siano orientati lungo la linea di accelerazione, puntando verso il basso a riposo dove l'unica accelerazione è dovuta alla gravità, e spostandosi progressivamente verso l'orizzontale con l'accelerazione centripeta diventa maggiore della gravità. I rotori zonali hanno un'unica area centrale per contenere i campioni.

È molto importante che le centrifughe siano correttamente bilanciate per prevenire vibrazioni eccessive e guasti potenzialmente catastrofici. L'energia cinetica immagazzinata da una centrifuga quando funziona ad alta velocità può essere molto elevata e il rilascio improvviso di questa energia può essere equivalente a un ordigno esplosivo. Il bilanciamento si ottiene combinando le provette dei campioni con le provette di equilibrio. La corrosione e la rottura del rotore possono anche provocare lo scoppio del rotore sotto le massicce forze centrifughe, pertanto l'ispezione e la manutenzione sono importanti.

In biochimica e biologia cellulare, la centrifugazione differenziale viene spesso utilizzata per separare organelli o virus. Il principio è che la velocità con cui le particelle sospese si depositano dipende dalla forza gravitazionale, dalla differenza di densità tra la particella e il fluido, dalla viscosità del fluido e dalla dimensione e forma della particella. Se la particella è più densa del fluido, si depositerà… e se è meno densa, galleggerà. Le particelle più grandi si depositano più rapidamente e con forze inferiori. La centrifugazione a densità vivace separa in modo più preciso le particelle in base alla loro densità. Può essere utilizzato per separare molecole, isotopi molecolari e sequenze di DNA.