在努力追求良好的樣品分離效果時(shí)，選擇正確合適的離心轉(zhuǎn)子與耗材是非常關(guān)鍵的一步，為什么必須“先選轉(zhuǎn)子、再談實(shí)驗(yàn)"？

今天的離心課堂將詳細(xì)介紹不同的離心轉(zhuǎn)子與耗材及其適用場(chǎng)景。

轉(zhuǎn)子是離心機(jī)分離樣品的核心部件，它的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子的材料及強(qiáng)度有關(guān)。轉(zhuǎn)子有四種常見類型，分別是定角轉(zhuǎn)子、水平轉(zhuǎn)子、垂直轉(zhuǎn)子、近垂直轉(zhuǎn)子，此外，利用離心的原理，可以設(shè)計(jì)出一些其他不同類型的轉(zhuǎn)子，以實(shí)現(xiàn)一些特殊的樣品分離，主要包括連續(xù)流轉(zhuǎn)子、區(qū)帶轉(zhuǎn)子等。

定角轉(zhuǎn)子是所有轉(zhuǎn)子中能實(shí)現(xiàn)最快沉淀：把“稀樣品"變“濃縮沉淀"，且能耐受最高RCF（圖1）。在離心過程中，離心管與軸之間的角度是固定的，通常在20°到45°之間。離心時(shí)，樣品會(huì)首先沉淀到離心管側(cè)壁，然后下滑至離心管的外側(cè)底部聚集，形成不對(duì)稱的沉淀帶，這種現(xiàn)象稱為壁部效應(yīng)（圖2）。

離心瓶材質(zhì)包括聚碳酸酯（PC）和聚丙烯（PP）。離心瓶包含可使瓶子密封的蓋子、內(nèi)塞等蓋子組件，蓋子有金屬蓋和塑料蓋。通過這樣的三件式密封帽組件，實(shí)現(xiàn)防漏封閉。離心瓶可以多次回收利用，支持較大體積的樣品離心（圖3）。

為應(yīng)對(duì)使用角轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的壁部效應(yīng)，通常會(huì)選用水平轉(zhuǎn)子。在離心過程中，離心管與軸之間的角度從開始0°變成90°，停止時(shí)又成為0°。由于其長(zhǎng)距離通徑，可在無擾動(dòng)的條件下得到最好的分辨率；可以使用開口離心管，裝卸樣品量較大。自我平衡修正技術(shù)在水平轉(zhuǎn)子上的應(yīng)用給一些特殊樣品的分離帶來了方便（如臨床上離心采血管）（圖4）。

蔗糖墊液（sucrose cushion）是沉淀法里“保活"脆弱顆粒的常用緩沖策略。在管底鋪一層20–30% (w/v) 蔗糖溶液，樣品層在上；離心時(shí)顆粒先穿過低黏度樣品區(qū)，最后“軟著陸"在高密度墊層頂部，避免直接撞擊管底，既減震又濃縮，還能把大部分雜蛋白擋在上清里。例如，通過在離心管底部鋪設(shè)4mL 30%蔗糖墊液來替代蔗糖密度梯度離心步驟，同樣可以獲得完整、均一的外泌體。

• 材質(zhì)：聚丙烯材質(zhì)（PP）/ Ultra-Clear超凈材質(zhì)（PETG）；

• 一次性使用，可穿刺取樣；

• 加樣體積：樣品應(yīng)加至距管頂2-3mm左右，以便支撐離心管。

• 材質(zhì)：聚丙烯材質(zhì)（PP）/ 聚碳酸酯（PC）；

• 可回收利用，無法穿刺取樣；

• 加樣體積：至少超過1/2離心管體積。

分離機(jī)理與固定轉(zhuǎn)子相似，但與軸之間的角度為0°。密度載量高，樣品密度可達(dá)1.7g/ml，是最高分辨率的等密度梯度離心選擇，兩個(gè)小時(shí)就可以完成質(zhì)粒DNA的分離（圖6）。當(dāng)樣品溶液中存在完全上浮/沉淀的雜質(zhì)時(shí)不推薦使用，也不可用于一般離心沉淀。

其設(shè)計(jì)基于垂直轉(zhuǎn)子，彌補(bǔ)沉淀回收率的不足，離心管與軸之間的角度小于10°。近垂直轉(zhuǎn)子可承受與垂直轉(zhuǎn)子同樣的速度，但可以達(dá)到固定轉(zhuǎn)子所能達(dá)到的分離樣品的純度。分離較快，而且密度可達(dá)1.7g/ml（圖7）。

• 材質(zhì)：聚丙烯材質(zhì)（PP）/ Ultra-Clear超凈材質(zhì)（PETG）；

• 一次性使用，可穿刺取樣；

• 手動(dòng)加熱封口。

一次性使用的快封管在加樣后需要使用熱封器封口，對(duì)于有放射性、致病性或污染性的樣品可使用快封管。快封管的材質(zhì)包括聚丙烯材質(zhì)（PP）以及超凈材質(zhì)（UC）。

按照頂部結(jié)構(gòu)的不同，快封管可分為圓頂型與鐘頂型；按照底部結(jié)構(gòu)的不同分為圓底型與錐底型。需要搭配不同的適配器進(jìn)行離心（圖9）。

指封管是專為某些轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)的一次性使用的離心管，有圓頂和鐘頂兩種類型。指封管配有塑料密封塞，無需使用工具或加熱即可方便、快速使用。在離心過程中需要管塞（spacer）來密封管子并支撐管子頂部，放置管塞后可確保指封管密封（圖10）。

四種常見的轉(zhuǎn)子類型在樣品的分離純度和離心效率上各有取舍優(yōu)劣，大家可根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要選擇最合適的轉(zhuǎn)子（圖11）。一般來說，臺(tái)式離心機(jī)和落地高速離心機(jī)都以定角轉(zhuǎn)子和水平轉(zhuǎn)子為主，超速離心機(jī)上如果涉及一些需要超長(zhǎng)離心時(shí)間的實(shí)驗(yàn)（例如等密度梯度離心），則可選擇垂直或近垂直轉(zhuǎn)子來提高實(shí)驗(yàn)的效率。

除了常規(guī)的水平、定角、垂直轉(zhuǎn)子外，連續(xù)流轉(zhuǎn)子（continuous-flow rotor）與區(qū)帶轉(zhuǎn)子（zonal rotor）是兩種專為“大體積、連續(xù)化、制備級(jí)"場(chǎng)景設(shè)計(jì)的特殊轉(zhuǎn)頭。二者結(jié)構(gòu)類似——均為“無離心管"的桶式腔體，并帶中央進(jìn)/出液口，但工作原理與典型應(yīng)用截然不同，可視為工業(yè)級(jí)離心應(yīng)用的兩大支柱。

連續(xù)流轉(zhuǎn)子的目的是把“低固含量、大體積"料液連續(xù)濃縮成“小體積漿"——先澄清、后富集，且無需梯度液。含有顆粒的液體（樣品）可以連續(xù)地流進(jìn)正以選定速度運(yùn)行的轉(zhuǎn)子，顆粒從液流中沉淀下來，而無顆粒的澄清液體流出，實(shí)現(xiàn)“邊進(jìn)邊出"。壁環(huán)積滿后停機(jī)，人工刮出或反向沖洗收獲沉淀。連續(xù)流離心是一種省時(shí)的實(shí)驗(yàn)方法，可在離心力較高的條件下離心，而且不需耗費(fèi)許多時(shí)間灌注或傾倒數(shù)目眾多的離心管（圖12-13）。

區(qū)帶轉(zhuǎn)子根據(jù)樣品在密度梯度液中的沉降系數(shù)或者密度的不同，可以實(shí)現(xiàn)在“超大體積"內(nèi)做高分辨率密度梯度區(qū)帶離心——制備純病毒、亞細(xì)胞器、VLP、質(zhì)粒等。其轉(zhuǎn)子核心組件將轉(zhuǎn)頭缽體分為四個(gè)部分，當(dāng)轉(zhuǎn)頭在低速運(yùn)行時(shí)，通過一個(gè)可拆卸的密封加樣組件將梯度液泵入轉(zhuǎn)頭，密度較低的梯度液先注入，順次泵入密度較高的梯度液，形成徑向線性梯度。然后加入樣品，密封后升速，顆粒會(huì)按S值/浮密度徑向遷移，形成多個(gè)同心圓區(qū)帶。分離結(jié)束后降回低速，泵入置換液，各區(qū)帶依次被頂出并分段收集。區(qū)帶轉(zhuǎn)頭適用于大體積（約50mL/分鐘，或3L/小時(shí)）樣品密度梯度離心，多數(shù)情況下，可使用與水平轉(zhuǎn)頭幾乎相同的密度梯度離心條件進(jìn)行分離（圖14-15）。

Ti-15區(qū)帶轉(zhuǎn)子根據(jù)料液固體含量與目標(biāo)純度，可先“連續(xù)流"富集，再“區(qū)帶"精分，兩級(jí)串聯(lián)已成為疫苗、病毒載體、外泌體工業(yè)線的標(biāo)準(zhǔn)配置。

最后，對(duì)用于不同類型轉(zhuǎn)子中的離心管，我們也列出了建議的加樣量，避免離心管在高速旋轉(zhuǎn)中擠壓變形，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

對(duì)于一些特殊性質(zhì)的液體，為了防止離心失敗和珍貴的樣品損失，在實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先查詢一下離心管/離心瓶材質(zhì)的耐化學(xué)腐蝕性。貝克曼庫爾特生命科學(xué)離心管的化學(xué)耐受性查詢可通過“貝克曼庫爾特生命科學(xué)"官方微信公眾號(hào)對(duì)話欄中的“產(chǎn)品服務(wù)——實(shí)用查詢"功能進(jìn)行查詢（圖17）。

根據(jù)查詢結(jié)果，耐受性為“S"為“satisfactory resistance"，表示耐受性較強(qiáng)；“M"為“marginal resistance"，表示耐受性一般；“U"為“unsatisfactory resistance"，表示不耐受，耐受性較差。

同時(shí)，可以登入小貝學(xué)習(xí)中心（）查看轉(zhuǎn)子及耗材操作視頻，專題應(yīng)用講座等資源（圖18）。

本次離心知識(shí)大闖關(guān)系列活動(dòng)即將告一段落，在這三期的分享中，大家是否掌握了有用的知識(shí)？小貝離心課堂今后也會(huì)繼續(xù)推出一些實(shí)用離心知識(shí)，期待與大家的再次見面！