离心技术的基础理论

（1） 离心机工作原理
离心是利用旋转运动的离心力以及物质的沉降系数或浮力密度的差异进行分离、浓缩和提纯 生物 样品的一种方法。悬浮液在高速旋转下，由于巨大的离心力作用，使悬浮的微小颗粒（细胞器、 生物 大分子的沉淀等）以一定的速度沉降，从而使溶液得以分离，颗粒的沉降速度取决于离心机的转速、颗粒的质量、大小和密度。
当含有细小颗粒的悬浮液静置不动时，由于重力场的作用可使得悬浮的颗粒逐渐下沉，颗粒越重，下沉越快。微粒在重力场下移动的速度与微粒的大小、形态、密度、重力场的强度及液体的黏度有关。如红细胞颗粒，直径为数微米，可以在通常重力作用下观察到它们的沉降过程。此外，物质在介质中沉降时还伴随有扩散现象（扩散是由于微粒的热运动而产生的质量迁移现象,主要是由于密度差引起的）。对小于几微米的微粒如病毒或蛋白质等，它们在溶液中成胶体或半胶体状态，仅仅利用重力是不可能观察到沉降过程的，因为颗粒越小沉降越慢，而扩散现象则越严重。扩散现象是不利于样品分离的，如果加大重力，就可能克服扩散现象的不利影响,实现生物大分子的分离。离心机就是利用离心机转子高速旋转产生的强大的离心力，迫使液体中微粒克服扩散加快沉降速度，把样品中具有不同沉降系数和浮力密度的物质分离开。
（2 ）离心力与相对离心力:
离心力： 当物体所受外力小于运动所需要的向心力时，物体将向远离圆心的方向运动。物体远离圆心运动的现象称为离心现象也叫离心运动。离心运动是由于向心力消失或不足而造成的。
相对离心力：是指在离心场中，作用于颗粒的离心力相当于地球重力的倍数，单位是重力加速度“g”。
（3 ）液体中的微粒在重力场中的分离：
重力沉降：液体中的微粒受重力的作用，较重的微粒下沉与液体分开，这个现象称为重力沉降。
沉降速度： 指在强大离心力作用下，单位时间内物质运动的距离。
沉降时间： 在实际工作中，常常遇到要求在已有的离心机上把某一种溶质从溶液中全部沉降分离出来需用多大转速与多长时间可达到目的的问题。如果转速已知，则需确定分离某粒子所需的时间即沉降时间。
（4）液体中的微粒在重力场中的沉降：
①当离心机开动时， 离心管 绕离心转头的轴旋转，作圆周运动，在 离心管 内的样品颗粒将同样运动；②假如颗粒是处于真空中（即没有介质阻力时），颗粒会沿切线方向飞去，也就是当 离心管 由0位转到1位时，颗粒到达 离心管 底部A位。对于离心管而言，样品颗粒由顶位移到了A位，也就是由离心管顶部移到了底部，这与重力场中的由高处落到低处相似。这种颗粒在圆周运动时的切线运动称为离心沉降；③ 颗粒作切线运动时将由于介质的摩擦阻力，使其在离心管中依图3-1中虚线所示的曲线运动，当离心管由0位转到2位时，颗粒由顶位移到B位。介质的阻力越大，颗粒在离心管中沉降速度越小，沉降的距离也越短。旋转速度越大，颗粒在离心管中沉降越快。